３次元シミュレーションを用いた超新星からの重力波放出の予言

• Project Area: New development in astrophysics through multimessenger observations of gravitational wave sources
• Project/Area Number: 15H00789
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: National Astronomical Observatory of Japan (2016); Institute of Physical and Chemical Research (2015)
• Principal Investigator: 滝脇 知也 国立天文台, 理論研究部, 助教 (50507837)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2015: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 重力波 / 超新星 / ニュートリノ / 流体不安定性 / 超新星爆発 / 高精度数値計算

Outline of Annual Research Achievements

超新星からの重力波は重い物質が速く非球対称的に動くことから生じる。超新星爆発時に生じる重力波について、以下のような研究を行った。論文ごとに紹介する。
Sotani and Takiwaki 2016:　シミュレーションデータをバックグランドに線形摂動の理論を用いて、超新星重力波の周波数進化を見積もった。線形摂動理論を用いると、その重力波の物理的な起源が明確になる。原始中性子星でも孤立した中性子星で用いられるのと定性的に似た近似公式でその周波数が予想できることが分かった。
Kuroda et al 2016: 定在降着衝撃波不安定性が起きた場合の重力波波形を一般相対論的シミュレーションで予想した。状態方程式が柔らかい場合、これまでの計算では見られなかった低周波数(100-200Hz)の強い重力波が生じることが分かった。
Nakamura et al. 2016: 超新星からの重力波、ニュートリノ、光の信号の同時観測で何がわかるのかについて、一つのモデルを用いてコンシステントに見積もった。
Takiwaki et al. 2016:高速自転している星が超新星爆発を起こした場合、中心で非軸対称不安定が生じて、これまでとは違ったニュートリノ加熱の爆発機構になることが分かった。この爆発からは特徴的なニュートリノ、重力波が生じるがそのシグナルについては改めて論文にする予定である。このシグナルから原始中性子星の自転の周期が求まる。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A New Gravitational-wave Signature from Standing Accretion Shock Instability in Supernovae (2016)
  • Author(s): Kuroda, Takami; Kotake, Kei; Takiwaki, Tomoya
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 829 Issue: 1 Pages: L14-L14
  • DOI: 10.3847/2041-8205/829/1/l14
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Multi-messenger signals of long-term core-collapse supernova simulations : synergetic observation strategies (2016)
  • Author(s): Nakamura, K., Horiuchi, S., Tanaka, M., Hayama, K., Takiwaki, T., & Kotake, K
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 461 Issue: 3 Pages: 3296-3313
  • DOI: 10.1093/mnras/stw1453
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Three-dimensional simulations of rapidly rotating core-collapse supernovae: finding a neutrino-powered explosion aided by non-axisymmetric flows (2016)
  • Author(s): Takiwaki, Tomoya; Kotake, Kei; Suwa, Yudai
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters Volume: 461 Issue: 1 Pages: L112-L116
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slw105
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The r-process Nucleosynthesis in the Various Jet-like Explosions of Magnetorotational Core-collapse Supernovae (2015)
  • Author(s): Nishimura, Nobuya; Takiwaki, Tomoya; Thielemann, Friedrich-Karl
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 810 Issue: 2 Pages: 109-109
  • DOI: 10.1088/0004-637x/810/2/109
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 超新星爆発から来る重力波信号,富山 (2016)
  • Author(s): 滝脇知也
  • Organizer: 第12回最新の天文学の普及をめざすワークショップ
  • Place of Presentation: 富山県富山市富山大学
  • Year and Date: 2016-10-02
  • Invited
• [Presentation] Gravitational Signals from Core-collapase Supernovae: Cutting-edge samples (2016)
  • Author(s): Tomoya Takiwaki
  • Organizer: The 4th DTA Symposium on "Compact stars and gravitational wave astronomy
  • Place of Presentation: 国立天文台 (東京)
  • Year and Date: 2016-05-13
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Gravitational wave signals from three dimensional simulations of Core-Collapse Supernovae (2016)
  • Author(s): Tomoya Takiwaki
  • Organizer: 4th annual meeting of innovative area on MM study of GW sources
  • Place of Presentation: IPMU （千葉）
  • Year and Date: 2016-02-18
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Gravitational Signals from Core-collapase Supernovae: Cutting-edge samples (2016)
  • Author(s): Tomoya Takiwaki
  • Organizer: The 4th DTA Symposium on "Compact stars and gravitational wave astronomy
  • Place of Presentation: National Astronomical Observatory of Japan、Mitaka, Tokyo, Japan
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] Three dimensional simulations of core-collapse supernova. toward prediction of gravitational wave signals (2015)
  • Author(s): 滝脇知也
  • Organizer: bimonthly meeting of renovative area
  • Place of Presentation: 国立天文台 (東京)
  • Year and Date: 2015-05-09
  • Invited
• [Remarks] 滝脇知也助教が2016年度日本天文学会研究奨励賞を受賞
  • URL: http://th.nao.ac.jp/news/takiwaki_201703.html