[論文レビュー] High Neutron Star Birth Velocities and Gravitational Radiation during Supernova Explosions

S. N. Nazin, К. А. Постнов|arXiv (Cornell University)|Jan 14, 1997

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

この論文は、非対称なコア収縮超新星からの重力波放射を調査し、高エネルギーの中性子星の初速度と重力波信号を結びつける。非対称収縮のモデルを用いて、先進的なレーザー干渉計が30 Mpc圏内で年間約1件の検出を可能とすると推定され、300–1000 Hzの周波数帯で振幅が約1.0×10⁻²²の重力波が検出可能である。

ABSTRACT

Assuming the observed pulsar velocities to originate during asymmetric collapse of stellar cores, we compute the amplitude of gravitational waves emitted during type II and Ib supernova explosions and their detection rate from within a distance of 30 Mpc. At the rms-level of advanced laser interferometers h ~ 1.0e-22 at frequencies 300-1000 Hz the expected rate is about 1 per year.

研究の動機と目的

• 高エネルギーの中性子星の初速度の起源を非対称的コア収縮超新星によって説明すること。
• このような非対称的爆発に関連する重力波放射をモデル化すること。
• 先進的レーザー干渉計によるこれらの重力波信号の検出可能性を推定すること。
• 30 Mpcの半径内におけるタイプIIおよびIb超新星からの重力波の予想検出率を予測すること。
• 観測されたパルサーの速度と測定可能な重力波振幅および検出可能性を結びつけること。

提案手法

• 中性子星のキック速度がコア収縮超新星の過程で非対称な質量噴出に起因すると仮定する。
• 一般相対性理論および四極子放射の原則を用いて、非対称的収縮からの重力波放射をモデル化する。
• 300–1000 Hzの周波数帯で重力波の歪み振幅 h ~ 1.0×10⁻²² を計算する。
• 地域の超新星発生率と先進的レーザー干渉計の感度に基づいて検出率を推定する。
• 信号対雑音比の枠組みを用いて、年間の検出可能イベント数を決定する。
• 現実的な天体物理学的仮定に基づき、予想検出率を計算するための基準距離を30 Mpcとして用いる。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 高エネルギーの中性子星の初速度を生じる非対称的コア収縮超新星からの予想される重力波振幅は何か？
• RQ2 これらの重力波信号は、先進的レーザー干渉計でどの程度検出可能か？
• RQ3 30 Mpcの体積内でのこのようなイベントの予想検出率は何か？
• RQ4 観測された中性子星のキック速度は、非対称な質量噴出と関連する重力波放射によって説明可能か？
• RQ5 これらのイベントからの最も強い重力波放射が発生する周波数帯は何か？

主な発見

• 非対称的超新星からの重力波歪み振幅は、300–1000 Hzの周波数帯で h ~ 1.0×10⁻²² と推定される。
• このような重力波信号の検出率は、30 Mpcの半径内では年間約1件である。
• 信号は300–1000 Hz帯で最も強く、先進的レーザー干渉計の感度領域と一致する。
• モデルは、高エネルギーの中性子星の初速度と非対称的コア収縮、および重力波放射を結びつける。
• 結果から、重力波検出器がこれらのイベントを測定可能な頻度で観測可能である可能性が示唆される。
• 本研究は、現在の世代の干渉計が非対称的超新星信号をどの程度検出可能かを定量的に予測している。