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2021 年度 実施状況報告書

連星進化理論を用いた重力波天体起源の解明

研究課題

研究課題/領域番号 21K13915
研究機関東京大学

研究代表者

衣川 智弥  東京大学, 宇宙線研究所, 助教 (90779159)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード連星ブラックホール / 初代星 / 重力波
研究実績の概要

本研究費により、本年度は査読付き論文を5報出版した。これらの研究はLIGOらによる重力波観測結果で明らかになったコンパクト連星合体を説明しうる連星進化について計算、考察した論文である。
特にLIGOにより観測されたGW190521という重力波イベントは合計質量が150太陽質量になる最も重い星質量ブラックホール合体であり、このブラックホールがどのような母天体からできたのかは謎となっている。本年度の研究により、初代星の連星進化により、このイベントを再現する連星ブラックホールを形成できることを示した。また、初代星起源のGW190521に似た連星ブラックホールの合体率はLIGOの観測からまとめられた合体率を説明できることも示した。
また、LIGOにより観測された連星ブラックホールのうち合体する連星ブラックホールの典型的な質量が20太陽質量以上のもの合体率について、初代星起源の連星起源のモデルでよく再現できるということも本研究により示している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

コロナ禍において共同研究者との対面での議論が困難な状況も多く、進捗が遅くなる研究もあったが、結果的には五報の論文を出版し、順調に研究が進んでいる。

今後の研究の推進方策

海外への渡航制限が緩くなっている。今後は国際研究会や海外への研究機関への滞在機会を増やすことで、より研究の幅を広げていくつもりである。
今後は海外とのコラボレーションをより増やしつつ、これまでの研究をより発展させていくつもりである。

次年度使用額が生じた理由

コロナ禍で海外への出張がなくなってしまったことにより次年度使用金が生じた。現時点で海外渡航制限が緩くなってきており、海外での対面研究会もいくつも計画されているため、これらの参加費及び渡航費として使用する。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2022 2021

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Can Population III stars be major origins of both merging binary black holes and extremely metal poor stars?2022

    • 著者名/発表者名
      Tanikawa Ataru、Chiaki Gen、Kinugawa Tomoya、Suwa Yudai、Tominaga Nozomu
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 ページ: 521~532

    • DOI

      10.1093/pasj/psac010

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Merger Rate Density of Binary Black Holes through Isolated Population I, II, III and Extremely Metal-poor Binary Star Evolution2022

    • 著者名/発表者名
      Tanikawa Ataru、Yoshida Takashi、Kinugawa Tomoya、Trani Alessandro A.、Hosokawa Takashi、Susa Hajime、Omukai Kazuyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 926 ページ: 83~83

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac4247

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Gravitational waves from Population III binary black holes are consistent with LIGO/Virgo O3a data for the chirp mass larger than ~20 Msun2021

    • 著者名/発表者名
      Kinugawa Tomoya、Nakamura Takashi、Nakano Hiroyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 504 ページ: L28~L33

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slab032

    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the population III binary black hole mergers beyond the pair-instability mass gap2021

    • 著者名/発表者名
      Hijikawa Kotaro、Tanikawa Ataru、Kinugawa Tomoya、Yoshida Takashi、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 505 ページ: L69~L73

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slab052

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Population III binary black holes: effects of convective overshooting on formation of GW1905212021

    • 著者名/発表者名
      Tanikawa Ataru、Kinugawa Tomoya、Yoshida Takashi、Hijikawa Kotaro、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 505 ページ: 2170~2176

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1421

    • 査読あり
  • [学会発表] Remnants of first stars for gravitational wave sources2021

    • 著者名/発表者名
      Tomoya Kinugawa
    • 学会等名
      nuclear burning in massive stars
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2022-12-28  

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