「富岳」で世界最长计算に成功―中性子星合体で电磁波放射の全貌把握へ―

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 木内建太 基础物理学研究所特任准教授(兼:ドイツ?マックスプランク重力物理学研究所グループリーダー)、柴田大 同教授(兼:同所長)、林航大 同博士課程学生(現:同研究員)、関口雄一郎 東邦大学教授らのグループは、スーパーコンピューター「富岳」を使い、連星中性子星の合体に対する世界最長(合体後1秒間、既存の10倍)の一般相対性論シミュレーションに成功しました。

 この结果により合体过程で放射される重力波や电磁波の特徴について高精度かつ统一的な理解が得られたことは、合体で実际に何が起こったかを详细に理解する重要な一歩となります。

 2017年に、2つの中性子星からなる连星の合体によって重力波および电波、近赤外线、可视光、紫外线、齿线、ガンマ线に渡る电磁波が世界で初めて観测されました。精緻なシミュレーションは、こうした様々な「メッセンジャー」の情报をもとに连星中性子星合体に多角的に迫るマルチメッセンジャー天文学で重要な役割を果たすだけでなく、天文学や原子核物理、素粒子物理学など别分野への波及も见込まれます。

 本研究成果は、2023年7月7日に、国際学術誌「Physical Review Letters」にオンライン掲載されました。

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中性子星合体后约1秒の様子。中心にはブラックホールが存在する。左は物质が放出されていく様子を表している。中央は密度场、ブラックホールの周りにトーラスが形成されている様子を表している。右は磁场强度、强磁场が円盘中で生成される様子を表している。
动画は以下のリンクから:
研究者のコメント

「本研究は2019年顷に本格的に开始しましたが、パンデミックによるオフィスへ行けない时期を含め、たくさんの困难を乗り越えた末にようやく完成に至りました。宇宙で起こる现象は日常生活から远く离れたものですが、それを基础物理学で解き明かすことは人类の知の地平线を広げることにつながると信じています。今回の研究を通して、知の地平线を広げることに少しでも寄与できたであろうことは研究者として至上の喜びを感じます。」(木内建太)

研究者情报
研究者名
木内 建太
研究者名
柴田 大
书誌情报

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【书誌情报】
Kenta Kiuchi, Sho Fujibayashi, Kota Hayashi, Koutarou Kyutoku, Yuichiro Sekiguchi, Masaru Shibata (2023). Self-Consistent Picture of the Mass Ejection from a One Second Long Binary Neutron Star Merger Leaving a Short-Lived Remnant in a General-Relativistic Neutrino-Radiation Magnetohydrodynamic Simulation. Physical Review Letters, 131(1):011401.