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2021 年度 実績報告書

星形成から重力波放出までをつなぐ星団進化の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19F19317
研究機関東京大学

研究代表者

藤井 通子  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90722330)

研究分担者 WANG LONG  東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2019-11-08 – 2022-03-31
キーワード星団 / ブラックホール連星 / N体シミュレーション
研究実績の概要

We have developed a new N-body code, PeTar. Comparing the previous fastest code, the new code has several significant advantages: 1, For more than 100,000 stars, the performance of the code is much faster; 2. Using the slow-down algorithmic regularization method, it can handle 100 % binary fraction; 3. It has a well-designed user interface with rich data analysis tools; 4. It is modularized, and thus, including new functions from other codes.
By including updated stellar evolution code, BSE, we have investigated how the top-heavy IMF affects the event rate of GWs, we found that GCs with a top-heavy IMF is not efficient to produce GW mergers due to a low density after a strong expansion because of massive stellar wind mass loss. We also found the mass ratio distribution of BBHs is also different from that of GCs with the canonical IMF.
We have also carried out the first N-body models of intermediate massive star clusters with up to 100% binary fractions. We found that only massive primordial binaries can affect the long-term evolution of star clusters, but the effect is weak. This suggests that we can ignore low-mass binaries in the numerical modelling of GCs if we only care about the GW events.
By including PeTar in the hydrodynamical code, ASURA+BRIDGE, we studied how the OB binary affect the star formation of Orion nebular star clusters (ONC). We found the ejection of OB stars significantly affect the HII region in star-forming region, and thus, the binary dynamics affect the formation of multiple stellar population in ONC.

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2021 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] University of Padova(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      University of Padova
  • [国際共同研究] Nicolaus Copernicus Astronomical Center(ポーランド)

    • 国名
      ポーランド
    • 外国機関名
      Nicolaus Copernicus Astronomical Center
  • [雑誌論文] SIRIUS project. III. Star-by-star simulations of star cluster formation using a direct N-body integrator with stellar feedback2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii Michiko S、Saitoh Takayuki R、Hirai Yutaka、Wang Long
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 ページ: 1074~1099

    • DOI

      10.1093/pasj/psab061

    • 査読あり
  • [雑誌論文] SIRIUS project. II. A new tree-direct hybrid code for smoothed particle hydrodynamics/N-body simulations of star clusters2021

    • 著者名/発表者名
      Fujii Michiko S、Saitoh Takayuki R、Wang Long、Hirai Yutaka
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 ページ: 1057~1073

    • DOI

      10.1093/pasj/psab037

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of initial mass functions on the dynamical channel of gravitational wave sources2021

    • 著者名/発表者名
      Wang Long、Fujii Michiko S、Tanikawa Ataru
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 504 ページ: 5778~5787

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1157

    • 査読あり
  • [学会発表] The impact of IMFs on the dynamical channels of gravitational wave sources2021

    • 著者名/発表者名
      Long Wang
    • 学会等名
      CHALLENGES AND INNOVATIONS IN COMPUTATIONAL ASTROPHYSICS III
    • 国際学会
  • [学会発表] The implementation of PeTar in AMUSE2021

    • 著者名/発表者名
      Long Wang
    • 学会等名
      MODEST-21a: AMUSE
    • 国際学会
  • [学会発表] Impact of initial mass functions on the dynamical channel of gravitational wave sources2021

    • 著者名/発表者名
      Long Wang
    • 学会等名
      GW Genesis: new science A03 workshop
  • [学会発表] Impact of initial mass functions on the dynamical channel of gravitational wave sources2021

    • 著者名/発表者名
      Long Wang
    • 学会等名
      ASJ 2021 Autumn Annual Meeting
  • [備考] SIRIUS Project

    • URL

      https://sites.google.com/g.ecc.u-tokyo.ac.jp/sirius-project/

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公開日: 2022-12-28  

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