相対論的輻射媒介衝撃波の定常解に基づいた衝撃波ブレイクアウトの理論研究
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19K03878
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
伊藤 裕貴 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 研究員 (30434278)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | ショックブレイクアウト / 衝撃波 / 輻射輸送 / 超新星 / ガンマ線バースト / 宇宙物理 |
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| Outline of Research at the Start |
超新星やガンマ線バーストといった星の爆発現象における最初期の放射は、衝撃波が星の表面やそれを取り囲む物質を突き破る（衝撃波ブレイクアウト）際に生じている。本研究はその衝撃波がほぼ光の速度で伝搬している場合の物理、およびそれに伴う放射の性質の解明を目的としている。研究の手法としては、独自に開発して数値コードを使用した数値シミュレーションを行うことによって衝撃波の構造の詳細を明らかにし、衝撃波ブレイクアウトの放射を評価する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、光子とプラズマの相互作用が散逸過程を担っている相対論的輻射媒介衝撃波の第一原理計算に取り組んでいる。今年度は主に連星中性子星合体に伴い放出されるエジェクタに発生する衝撃波を対象にした計算を行った。これまで取り組んできた計算との違いは、衝撃波が伝搬するプラズマの組成として電子・陽子に加えて、新たにr過程によって生成された重元素の存在を考慮した点である。衝撃波の伝搬速度としては、光速度の25% からローレンツ因子10程度の範囲のものを考慮した。
その結果、衝撃波の伝搬速度が光速度の５０％以下の場合においては、プラズマ内に多量のr 過程元素が存在している場合は、陽子・電子プラズマのみであった場合と比べて光子の生成率が上がるため、衝撃波の下流の温度が約10倍ほど低くなることが明らかになった。このことは、連星中性子星合体に伴うショックブレイクアウトの放射スペクトルの観測から、エジェクタ内のr過程元素の存在量を調べることが可能であることを示唆している。一方で、より光速に近い伝搬速度を持った衝撃波に関しては、衝撃波の内部に電子・陽電子が大量に発生するため、陽子・電子プラズマのみの場合と同程度の温度を示すことが明らかになった。また、ほぼ光速度で伝搬する衝撃波においては、バルクコンプトン効果によって高エネルギーの光子が発生するため、その光子によるr過程元素の光分解が発生する可能性も予想されていたが、本計算によってその効果は無視できることが定量的に示された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
共同研究者との打ち合わせの結果、昨年度から進めていた計算を継続し完了させる前に新たな計算に取り組むこととなったため、数値計算の設定やその解析に時間がかかってしまっている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は今年度、及び昨年度までに取り組んだ計算結果をまとめて、論文執筆を行う予定である。
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Report
(4 results)
Research Products
(23 results)
