中性子星冷却期と後期ニュートリノ放出

• Project Area: Gravitational wave physics and astronomy: Genesis
• Project/Area Number: 18H04586
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Kyoto Sangyo University
• Principal Investigator: 諏訪 雄大 京都産業大学, 理学部, 准教授 (40610811)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2018: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: ニュートリノ / 中性子星 / 超新星爆発 / 重力崩壊型超新星 / 超新星

Outline of Annual Research Achievements

超新星爆発の瞬間には多種多様な信号が発生するため、超新星はマルチメッセンジャー観測の絶好のターゲットである。銀河系内で起これば、ニュートリノと重力波を駆使して爆発機構に迫ることが可能となるだろう。しかし、爆発直後(およそ1秒以内)は様々な流体不安定性に代表される物理過程が複雑に絡まり合っており、定量的な予言を行なうことが非常に困難である。そこで、本公募研究では爆発開始後1秒以降のニュートリノ放射に着目し、定量性の高い理論モデルを構築することを目標とする。また、実際に超新星が起こったときに実験データ解析に活用できる解析手法を開発した。主に以下の3つの研究に進展があった。
1. 原始中性子星冷却計算により100秒を超えるニュートリノ光度発展の数値モデルを構築した。数値モデルから Super-Kamiokande での擬似観測データを作成し、新しい解析手法を開発した。この手法を用いると、原始中性子星の質量をニュートリノ単独で決定できる可能性があることを示した。
2. 超新星爆発計算で重要なニュートリノ輸送方程式の定式化をやり直し、従来は考慮されていなかった原始中性子星内部の乱流によるニュートリノスペクトルの変化を定量的に与える基礎方程式を導出した。
3. 原始中性子星からのニュートリノ放射の解析的モデル化を進め、数値計算結果と整合的なニュートリノ光度およびスペクトルの時間発展を記述する解析的な表式を導出した。
これらの結果を論文としてまとめ発表し、あるいは論文化の準備を進めた。
新型コロナウイルスの蔓延により複数の出張がキャンセルになったため、未使用金が発生した。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Max Planck Institute for Astrophysics(ドイツ)
• [Int'l Joint Research] ボン大学(ドイツ)
• [Journal Article] Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande: Expected Event Number over 10 s (2019)
  • Author(s): Suwa Yudai、Sumiyoshi Kohsuke、Nakazato Ken’ichiro、Takahira Yasufumi、Koshio Yusuke、Mori Masamitsu、Wendell Roger A.
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 881 Issue: 2 Pages: 139-139
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2e05
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Kompaneets equation for neutrinos: Application to neutrino heating in supernova explosions (2019)
  • Author(s): Suwa Yudai、Tahara Hiroaki W H、Komatsu Eiichiro
  • Journal Title: Progress of Theoretical and Experimental Physics Volume: 2019 Issue: 8
  • DOI: 10.1093/ptep/ptz087
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Importance of 56Ni production on diagnosing explosion mechanism of core-collapse supernova (2018)
  • Author(s): Suwa Yudai、Tominaga Nozomu、Maeda Keiichi
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 483 Issue: 3 Pages: 3607-3617
  • DOI: 10.1093/mnras/sty3309
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] On the minimum mass of neutron stars (2018)
  • Author(s): Suwa Yudai、Yoshida Takashi、Shibata Masaru、Umeda Hideyuki、Takahashi Koh
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 481 Issue: 3 Pages: 3305-3312
  • DOI: 10.1093/mnras/sty2460
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] Supernova Neutrino Light Curves beyond 10 s (2020)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Organizer: GW Physics and Astronomy Symposium
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] On supernovae in binary systems (2019)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Organizer: Multi-Messenger Astrophysics in the Gravitational Wave Era
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande: Expected Event Number over Ten Seconds (2019)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Organizer: Topics in Astroparticle and Underground Physics
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] On supernovae in binary systems (2019)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Organizer: XIXth Nuclear Astrophysics workshop
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] On the minimum mass of neutron stars (2019)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Organizer: 10th DTA symposium "Stellar deaths and their diversity"
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 中性子星の最小質量 (2019)
  • Author(s): 諏訪雄大、吉田敬、柴田大、梅田秀之、高橋亘
  • Organizer: 日本物理学会第74回年次大会
• [Presentation] 中性子星の最小質量 (2019)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: ～中性子星の観測と理論～ 研究活性化ワークショップ 2019
• [Presentation] Importance of late-time neutrino light curves (2018)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Organizer: Deciphering multi-dimensional nature of core-collapse SuperNovae via gravitational-wave and neutrino signatures
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Supernovae from binary systems (2018)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Organizer: GAMMA-RAY BURSTS AND SUPERNOVAE: FROM THE CENTRAL ENGINES TO THE OBSERVER
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 超新星の第一原理シミュレーションで十分な量のニッケルは生成可能か (2018)
  • Author(s): 諏訪雄大、冨永望、前田啓一
  • Organizer: 日本天文学会2018秋期年会
• [Remarks]
  • URL: https://www.kyoto-su.ac.jp/news/20190823_150_ronnbun.html
• [Remarks]
  • URL: https://www.kyoto-su.ac.jp/news/20190827_150_ronnbun.html
• [Remarks]
  • URL: http://www.cc.kyoto-su.ac.jp/~suwa