Properties of Supernova Explosions of First Stars and Connections to Blackhole Formation as Gravitational Wave Sources
Project/Area Number |
20K04024
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Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Section | 一般 |
Review Section |
Basic Section 16010:Astronomy-related
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Research Institution | The University of Tokyo |
Principal Investigator |
野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員上級科学研究員 (90110676)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 知治 中部大学, 人間力創成教育院, 教授 (20280935)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2022: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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Keywords | 初代星 / 超新星 / ブラックホール / 重力波 / 元素の起源 |
Outline of Research at the Start |
宇宙の初代星がどのような質量関数を持ち、どのような進化・超新星爆発・元素合成をしたかを解明することは、現在の天文学の焦点の一つである。本研究では、太陽質量の80-140倍という大質量を持つ初代星が、重力波で観測されている質量の大きいブラックホールと、高度に明るく輝く新しいタイプの超新星の源に関係しているという作業仮説を立て、その検証を試みる。この質量範囲の星が持つ、電子対生成によって脈動を起こしつつ重力崩壊するという進化上の特性に着目し、ブラックホールの質量と超新星爆発に伴う元素合成の理論値を求め、観測値と比較することによって、初代星の質量と進化を探る。
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Outline of Annual Research Achievements |
宇宙の初代星がどのような典型的な質量を持ち、どのような超新星爆発を起こして元素合成をしたかを解明することは、現在の天文学の最も重要な課題の一つである。本研究では、重力波で観測されている質量の大きいブラックホールと高度に明るく輝く新しいタイプの超新星とが、初代星の正体とその爆発の手がかりを提供しているというアイデアに基づき、これらのブラックホールや特異な超新星の親星の性質を明らかにし、初代星の質量と進化を解明することを目的とした。 2022年度は、ブラックホールの形成に伴うジェット状の超新星爆発の2次元シミュレーションを行い、元素合成の特徴を見出すことに焦点を当てた。爆発の親星としては、金属量ゼロで初期質量が太陽の40倍という大質量星を採用した。シミュレーションでは、ジェットのエネルギーと巾をパラメータとし、ジェットが親星の中を伝搬しつつ元素合成を行う過程を計算し、次の量のエネルギー依存性を調べた。(1) 爆発によって放出される質量とブラックホールとなる質量、(2) 56Ni の生成量、(3) Sc-Ti-V の生成量の相関、(4) Zn/Fe比。同じエネルギーの爆発では、1次元球対称の爆発モデルと比べると、56Niの生成量やZn/Fe比は大きな値が得られる。特に金属欠乏星 HE1327+2326の紫外線観測で得られた大きなZn/Fe 比が得られたことは、この星の元素組成に対するジェット状の爆発の寄与を強く示唆するものである。初代星の質量、回転、爆発メカニズムの解明に重要な手がかりが得られた。
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
2次元の流体計算コードを特殊相対性理論のコードに拡張することに成功した。その結果、光速に近い速度を持つような高いエネルギーの爆発とそれに伴う元素合成のシミュレーションを行うことが可能になった。
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Strategy for Future Research Activity |
ブラックホールの形成に伴うジェット状の爆発のシミュレーションを、他の親星に対しても行い、元素合成の特徴と金属欠乏銀河の化学組成の観測量との比較を行う。特に金属欠乏銀河の大きなFe/O 比、小さなS/O, Ar/O比の起源の解明によって、初代星の超新星爆発が、重力崩壊型か電子陽電子生成型かを明らかにすることを目ざす。
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Report
(3 results)
Research Products
(16 results)