[論文レビュー] Do Soft Gamma Repeaters Emit Gravitational Waves?

J. A. de Freitas Pacheco|arXiv (Cornell University)|May 26, 1998

Pulsars and Gravitational Waves Research被引用数 4

ひとこと要約

この論文は、磁化度が非常に高い中性子星（B ~ 10^14 G）であるソフトガンマリピーター（SGRs）が、磁気的応力によるクライストの亀裂発生によって重力波を放出すると提案している。この過程で弾性エネルギーがkHz周波数のせん断波に変換され、非径方向振動モードが励起され、重力波放射によって減衰する。著者らは、SGRsがLIGOおよびVIRGO干渉計アンテナによる検出の有力候補であると結論づけている。

ABSTRACT

Soft gamma repeaters are identified as highly magnetized (B$\approx 10^{14}$ Gauss) neutron stars. Magnetic stresses induce tectonic activity, and field annihilation in faults is the ultimate energy source for the observed $γ$-ray emission. As a consequence of the crustal cracking, the stored elastic energy is converted into high frequency (kHz) shear waves, that excite nonradial oscillation modes damped by gravitational wave emission. This class of objects should certainly be considered as potential sources of gravitational waves that could be detected by the present planned interferometric antennas like VIRGO or LIGO.

研究の動機と目的

• ソフトガンマリピーター（SGRs）が重力波源となり得るかどうかを調査すること。
• SGRsにおける磁気的応力と重力波放射の間の物理的メカニズムを探索すること。
• LIGOやVIRGOのような計画中の干渉計検出器によるそのような重力波の検出可能性を評価すること。

提案手法

• SGRsを表面磁場が約10^14 Gの高磁化中性子星としてモデル化する。
• クライストの断層における磁場の消失と磁気的応力によるテクトニクス的活動を、ガンマ線バーストのエネルギー源として分析する。
• クライスト亀列の過程で蓄えられた弾性エネルギーが、高周波数（kHz）のせん断波に変換されるのをシミュレートする。
• これらのせん断波が中性子星のコアにおける非径方向振動モードを励起する過程を検討する。
• これらの振動に伴う減衰メカニズムを用いて、重力波放射率を推定する。
• LIGOおよびVIRGOの感度曲線と比較することで、検出可能性を評価する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高磁化中性子星における磁気的応力が、クライスト亀列を経由して重力波放射を引き起こす可能性はあるか？
• RQ2 せん断波励起と非径方向振動モードが、SGRsにおける検出可能な重力波を生成する役割を果たすか？
• RQ3 クライスト断層における磁場消失から生じるエネルギー解放が、どのように重力波放射に変換されるか？
• RQ4 SGRsからの重力波信号は、現在の世代の干渉計アンテナで検出可能か？
• RQ5 SGRsの物理的パラメータに基づいて、重力波の期待周波数と振幅はどの程度か？

主な発見

• 磁気的応力によるSGRsのクライスト亀列は、蓄えられた弾性エネルギーをkHz周波数のせん断波に変換する。
• これらのせん断波は、中性子星のコアにおける非径方向振動モードを励起し、重力波放射によって減衰する。
• 重力波放射プロセスは、SGRsにおけるエネルギー解放メカニズムの直接的結果である。
• この論文は、SGRsがLIGOやVIRGOのような地上干渉計による検出に実現可能かつ有望なソースであると結論づけている。
• 期待される重力波放射は、現在および計画中の干渉計アンテナ技術で検出可能な強度である。