中性子星の内部構造を解明する「純音」の可能性(Tuning forks in space: a final pure tone may reveal interior of neutron stars)

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2025-02-06 フランクフルト・アム・マイン・ゲーテ大学

フランクフルト大学の研究者たちは、重力波を用いて中性子星の内部構造を探る新たな方法を発見しました。中性子星同士の衝突後、合体残骸から放出される「ロング・リングダウン」と呼ばれる純音の信号に注目し、その特性と中性子星物質の状態方程式との間に強い相関があることを明らかにしました。この発見により、将来的に重力波検出器がこの信号を観測することで、中性子星の内部構造や物質の性質に関する理解が深まると期待されています。

<関連情報>

ロング・リングダウン・シグナルによる中性子星コアの状態方程式のコンストラスト Constraining the equation of state in neutron-star cores via the long-ringdown signal

Christian Ecker,Tyler Gorda,Aleksi Kurkela & Luciano Rezzolla
Nature Communications  Published:03 February 2025
DOI:https://doi.org/10.1038/s41467-025-56500-x

中性子星の内部構造を解明する「純音」の可能性(Tuning forks in space: a final pure tone may reveal interior of neutron stars)

Abstract

Multimessenger signals from binary neutron star (BNS) mergers are promising tools to infer the properties of nuclear matter at densities inaccessible to laboratory experiments. Gravitational waves (GWs) from BNS merger remnants can constrain the neutron-star equation of state (EOS) complementing constraints from late inspiral, direct mass-radius measurements, and ab-initio calculations. We perform a series of general-relativistic simulations of BNS systems with EOSs constructed to comprehensively cover the high-density regime. We identify a tight correlation between the ratio of the energy and angular-momentum losses in the late-time portion of the post-merger signal, called the long ringdown, and the EOS at the highest pressures and densities in neutron-star cores. Applying this correlation to post-merger GW signals significantly reduces EOS uncertainty at densities several times the nuclear saturation density, where no direct constraints are currently available. Hence, the long ringdown can provide stringent constraints on material properties of neutron stars cores.

1701物理及び化学
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