[論文レビュー] Gravitational Radiation from Neutron Stars and Black Holes

Carlos F. Sopuerta|arXiv (Cornell University)|Jan 1, 2007

Pulsars and Gravitational Waves Research参考文献 36被引用数 1

ひとこと要約

本稿は、中性子星および極端質量比二重星系の重力波放射を調査し、中性子星内の縁動揺動と非縁動揺動の非線形結合が、地上型検出器で検出可能な高周波数信号を生成すること、およびコンパクト二重星の準拠に伴う低周波数の重力波が、LISAのような宇宙用観測所にとって関連性があることについて焦点を当てている。主な貢献は、非線形星体揺動に起因する特徴的な波形の特定と、極端質量比系の低周波数放射のモデル化である。

ABSTRACT

Gravitational Wave Astronomy is becoming a reality as Earth-based interferometric gravitational-wave detectors reach the design sensitivities and move towards advanced configurations that may lead to gravitational-wave detections in the immediate future. In this contribution, I briefly sum-marize the basic characteristics of this new area, the discovery prospects and the potential for fundamental physics. Then, I present results of some investigations of two different sources of gravitational waves that are potential targets for present and future planned observatories. First, I will discuss the generation of gravitational radiation by non-linear effects arising from the cou-pling between radial and non-radial oscillations of neutron stars, which may produce distinctive gravitational-wave signatures. The gravitational radiation emitted by these sources is in the fre-quency band of Earth-based detectors. And second, I will discuss the gravitational-wave emission during the inspiral of extreme-mass-ratio compact binaries. In this case, the gravitational waves have low frequencies, inside the frequency band of space observatories like LISA. Supernovae: lights in the darkness (XXIII Trobades Científiques de la Mediterrània)

研究の動機と目的

• 縁動揺動と非縁動揺動の非線形結合によって駆動される中性子星からの重力波放射メカニズムを調査すること。
• 極端質量比コンパクト二重星の準拠過程における低周波数重力波放射を分析すること。
• 現在および将来の重力波観測所によるこれらの信号の検出可能性を評価すること。
• 重力波天文学を通じて基礎物理学を探査する可能性を評価すること。

提案手法

• 一般相対性理論的流体力学を用いて、中性子星内の縁動揺動と非縁動揺動の非線形結合をモデル化すること。
• これらの揺動から生じる重力波放射スペクトルを計算し、地上型インターフェロメータがアクセス可能な周波数帯に注目すること。
• 準ニュートン近似および極端質量比近似の手法を適用して、コンパクト二重星の準拠をモデル化すること。
• LISAのような宇宙用検出器に適した、極端質量比系の重力波形をシミュレートすること。
• 理論的波形を計画中の検出器の感度曲線と比較して、検出可能性を評価すること。
• 数値的および解析的手法を用いて、検出のための信号対雑音比を推定すること。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 中性子星における縁動揺動と非縁動揺動の非線形結合から生じる重力波シグネチャは何か？
• RQ2 これらの非線形星体揺動の波形は、線形予測とどのように異なるか？
• RQ3 宇宙用観測所による極端質量比二重星の準拠からの重力波の検出可能性はいかがなものか？
• RQ4 これらの系の波形は、LISAの感度帯とどのように比較されるか？
• RQ5 これらの重力波シグネチャを観測することで、基礎物理学に関するどのような知見が得られるか？

主な発見

• 中性子星における縁動揺動と非縁動揺動の非線形結合は、地上型インターフェロメータで検出可能な周波数帯に特徴的な重力波信号を生成する。
• これらの非線形効果は、このような揺動を同定する観測的シグネチャとして機能する独自のスペクトル的特徴を生じる。
• 極端質量比コンパクト二重星の準拠過程における重力波放射は低周波数で発生し、LISAのような宇宙用観測所の感度帯と一致する。
• これらの系の理論的波形は、将来の宇宙用重力波検出器の期待される感度と適合する。
• 本研究は、中性子星の揺動と極端質量比の準拠の両方が、重力波天文学の前進および基礎物理学の検証に有望な標的を提供することを示している。