中性子星同士の衝突　磁場を考慮に入れてのシミュレーションに初成功

★宇宙最大の磁場を生み出す、中性子星同士の衝突

宇宙最大級の爆発現象として知られるガンマ線バーストだが、その一因とされているのが中性子星
同士の衝突だ。この衝突を、初めて磁場を考慮に入れてシミュレーションすることにイギリスなどの
研究チームが成功した。その結果、発生する磁場は宇宙で最大級のものだとわかり、確かにガンマ
線バーストを引き起こし得ることが裏付けられた。同時に、このシミュレーションは数ミリ（1000分の1）
秒の現象を再現するのにスーパーコンピューターで数週間も計算するという、これまた大規模なもの
であった。

中性子星とは、太陽ほどの質量がわずか半径10キロメートルの大きさに閉じこめられた高密度の天
体であり、通常、質量の大きな星が超新星爆発を起こした末に誕生する。この中性子星が、誕生時を
さらに上回る爆発を引き起こすことがある。それは中性子星同士が連星となっている場合で、アイン
シュタインの相対性理論によれば、2つの中性子星は徐々に接近し最後に劇的な大衝突を起こす。

中性子星同士の衝突は、宇宙最大の爆発現象である、ガンマ線バースト（解説参照）の原因の一つ
と見られている。しかし、中性子星同士の衝突でそれだけのエネルギーが生じるかどうか検証するの
は、簡単に見えて実に困難なことだ。それは、超高密度核物理学、素粒子物理学、一般相対性理論
といった「極限的な」物理学を用いなければ説明できず、そして再現できない現象だからである。

---略----

ガンマ線バーストに関する研究は近年急速に進んでおり、特に数秒以上持続する「長い」ガンマ線バ
ーストは規模の大きい超新星爆発であることがほぼ確実と見られている。一方、爆発時間が短いガン
マ線バーストは、その残光の様子から中性子星やブラックホール同士の衝突と推測されているが、
その背景にある物理的メカニズムには、まだまだ謎が多い。

シミュレーション画像
http://www.astroarts.jp/news/2006/05/02colliding_neutron-stars/colliding_neutron_stars.jpg

2006年5月2日
http://www.astroarts.co.jp/news/2006/05/02colliding_neutron-stars/index-j.shtml

>>その背景にある物理的メカニズムには、まだまだ謎が多い。
で、結局何がわかるんだ？？？？そしてトウシロには画像みても
何がなんだかわからないな・・・

こんなことって２０年くらい前から日本人がやってなかった？
一般相対性理論を考慮したMHDとか言って。

周りは真っ黒だけど
宇宙の水素とか考慮しないと
このシミュレーションも全く無意味なきがする

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　　　　 /´o　ヽ　＜だから何なの？？
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　　　￣ヽ 　 　 l
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画像を見てみて「おいしそう」と思ってしまった　orz

綺麗な衝突です。

宇宙はガスレンジ

右上のがウミウシに見えて食う気にならん

これはファイファンのフレアの画像ですね

中大兄皇子の衝突

>>3
ガスの自己重力を入れずに、固定した外場（たとえばブラックホール
時空）の中でのMHDということならば昔からやられている。ここ最近
になって、こういう近似をせずに、アインシュタイン方程式をMHDと一
緒に解いて、磁気流体と時空の両方の時間発展を計算できるように
なってきた。

ただ私の記憶が確かなら、この記事の研究グループはアインシュタ
イン方程式を全然解いていなくて、ニュートン近似を使っていたはず。
それと、流体の方はSPH（粒子法）だった。SPHのMHDってどの程度
信頼できるのかは不明なところ。

東大（駒場）の柴田先生のグループはこの分野で世界の最先端を進
んでいて、完全にアインシュタイン方程式＋MHDを解いているんだけ
ど、こちらは磁場を入れた連星の計算はまだやっていなかったと記憶
している。

一応基本事項の解説。

このシミュレーション結果のグラフィックス自体には実はあまり意味は無い。
まあこんな具合に計算できてますよ、と示しているだけだから。

この絵の載っている論文の物理的なポイントは次の点にある。

・衝突の際に放出されたガスが円盤（ドーナツ状）を形成したこと
・連星が衝突する過程で磁場の増幅がみられたということ

これらが何故重要かというと、ガンマ線バーストのメカニズムを説明する
重要な鍵になるからだ。

最近の観測によって、継続時間の短いガンマ線バーストは中性子星連星
の合体で起きるという状況証拠が積み重なっている。では、合体した連星
からガンマ線が出るのは具体的にどういう物理過程によるのか、が次の疑
問になってくる。

このメカニズムの有力候補なのが合体後にできたガス円盤と強力な磁場
の組み合わせだろうと思われている。ガスの回転エネルギーと、合体で作
られた強磁場を使って粒子を光速近くまで加速できるだろう、という話だ。

今回の研究では、星のモデルをぶつける計算をしてみて、粒子加速に必要
な磁場とガス円盤を数値実験で作れました、ということがキーポイントになっ
ているわけだ。

数ミリ秒しか計算してないっぽいけどそれで衝突完了するの?

>>14
よくわからんけど、超絶な重力加速度の場だから
ms単位でも地球の常識じゃ数年くらいのタイムスパン
なのかもよ

>>13
ためになりました♪

>>14
俺も不思議。そんな短い時間で終わるの？

もしも地球が近所のﾌﾞﾗｯｸﾎｰﾙに吸い込まれる時が来ても、気付かないくらいなの？

>>12
あぁ、そうそう。柴田君とか大原さんとかがやってたんだよね。
にたような話、学生時代になんか聞いたことがあったから。
SPHとかPPNとか怪しげなこと、また続いているのかぁ〜。

中性子星には、中性子で出来た生物がいるんだよね

>>19
心優しきチーラたちだね。
体長10ミクロンの人類も中性子製だっけ･･･？

とかげ座G-1

>>14
考えている系の大きさが非常に小さいことと（数１０ｋｍ程度）、速度が非常に
速いこと（光速程度）から、進化の時間はミリ秒程度の非常に短いものになる。


おおざっぱに系の時間スケールを見積もってみよう。


典型的に系の大きさLはシュヴァルツシルト半径の数倍程度と考えられ、
速度の大きさは光速ｃの数分の一になっている。シュヴァルツシルト半径
は

G（重力定数）＊M（系の質量）／ｃ＾２（光速の二乗）

すると系の時間スケールＴは（Lがシュヴァルツシルト半径の３倍として）、

Ｔ　〜　L/c　＝　（６GM/ｃ＾２） / ｃ

これに中性子星連星の質量M（およそ太陽の3倍＝6*10^33 グラム）と
G,ｃを入れて計算するとＴは大体10^(-4)秒、つまり０．１ミリ秒のオーダー
になる。なので、系の進化を数ミリ秒追っていれば大体OKだろう、という
見積もりができる。

>>20
連なって縦歩きするチーラがカワイイ。横だったっけ？

チーラはセックスしまくりｗ

つまりよくわからんということだなぼうよみ

ＮＨＫで中性子星の衝突で金ができるって聞いたけど本当かな

かなり近づくまでは、思いっきり近似して処理を楽にしてるんじゃないの
最高精度でやったのがラスト付近のミリセカンド

>>19-20
中性子星の表面では中性子物質は安定ではないのでは？

ああでもタイムスケール変えて考えれば、
エネルギー源のように使えるのか

星震とはまた違うのかな

まるでちんぷんかんぷんぷんな話だが，なんだかワクワクした

>>22
ありがとう
そんな大事が一瞬で終わるとは思ってなかった

あまりにも重力がでかいから衝突後の数ミリ秒で全てがまとまっちゃうってことかい

ゲイはゲイ同士で愛し合えるけどｵｶﾏはｵｶﾏ同士では愛し合えないの、それがｵｶﾏとゲイの違いなのとｵｶﾏから教わりました。

中性子星の衝突でも、ガスの円盤ができるのだったら、
そのガス円盤の中で、惑星のようなものが形成されても
おかしくないよね。