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マルチメッセンジャー天文学に向けた超新星爆発からのブラックホール形成計算

Research Project

Project/Area Number 23KJ2150
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund
Section国内
Review Section Basic Section 15010:Theoretical studies related to particle-, nuclear-, cosmic ray and astro-physics
Research InstitutionNational Astronomical Observatory of Japan

Principal Investigator

森 正光  国立天文台, 科学研究部, 若手研究者雇用特別研究員

Project Period (FY) 2023-04-25 – 2026-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Keywords超新星爆発 / ニュートリノ
Outline of Research at the Start

本研究は、謎がいまだに多い光すらも脱出できないブラックホールの形成の瞬間や、同じく世界中で解明が進められているブラックホールを作るとされる超新星爆発の解明と将来のマルチメッセンジャー天文学ために、数値計算を使用して、多数の親星の系統的な重力崩壊計算と地上での信号予測を行う。

Outline of Annual Research Achievements

超新星爆発が起こったときに、地上のでのニュートリノを観測するフレームワーク開発の開発が9割完了した。pythonを使い開発した。まずは、シミュレーションデータを読み込む部分を実装して、そのあとに逆ベータ反応の反応断面積をstrumia and vissani(2003)の方法に基づき実装した。次に超新星爆発のイベントとフラックスの解析解の実装を行った。これによって、フレームワークによって自由自在に超新星爆発からのニュートリノイベントを生成できるようになった。
次の開発として、実際のスーパーカミオカンデ(SK)のバックグランドデータを使い有効体の中と有効体積の外でバックグランドの分布の仕方を変えより現実の検出器を再現できるようにした。また、SKの公開バックグランドデータは5MeVまでであるがより低エネルギー事象に対応するため関数でフィッティングして低エネルギー領域まで外挿を行った。これにより、より現実の測定環境の再現ができるようになりこれは、未だ世界でも誰も行っていない開発である。フレームワークの応用として現在は、生成したニュートリノイベントからどのような超新星爆発が起こったかについての解析手法の開発を行っている。
フレームワーク開発とは別のプロジェクトの1次元計算に現象論的対流を実装する方法については、現在mixing length theoryに基づき一般相対論流体で定式化が完了したところである。そして、現在はコード実装の最中で20Msunの親星を使って現象論的がどこで現れるかの調査を行っている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

フレームワーク開発が9割完了し、流体計算の定式化が完了したため。

Strategy for Future Research Activity

今後は、フレームワーク開発を完了させ、一般に公開して論文にする。現象論的対流計算についてはコード実装と計算を行う。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (3 results)

All 2023

All Journal Article (1 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (2 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Long-term gravitational wave asteroseismology of supernovae: From core collapse to 20 seconds postbounce2023

    • Author(s)
      Mori, Masamitsu; Suwa, Yudai; Takiwaki, Tomoya
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 107 Issue: 8 Pages: 83015-83015

    • DOI

      10.1103/physrevd.107.083015

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Long-term simulation of supernovae for multi-messenger astronomy2023

    • Author(s)
      Masamitsu Mori
    • Organizer
      The 1st IReNA-Ukakuren Joint Workshop “Advancing Professional Development in Nuclear Astrophysics and Beyond”
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Long term simulation of supernovae for multi-messenger astronomy2023

    • Author(s)
      Masamitsu Mori
    • Organizer
      MICRA2023: MICROPHYSICS IN COMPUTATIONAL RELATIVISTIC ASTROPHYSICS
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-04-26   Modified: 2024-12-25  

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