ニュートリノ駆動型超新星爆発からの重力波

• Project Area: New development in astrophysics through multimessenger observations of gravitational wave sources
• Project/Area Number: 25103511
• 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: Kyoto University
• Principal Investigator: 諏訪 雄大 京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (40610811)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2014: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2013: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
• Keywords: 超新星爆発 / マグネター / ガンマ線バースト / ニュートリノ / 数値流体力学 / 超新星 / 重力波 / 数値シミュレーション

Outline of Annual Research Achievements

超新星爆発は、大質量星がその一生の最期に起こす大爆発である。その爆発メカニズムは未だ解明されていない。その標準的なシナリオとして、ニュートリノ加熱機構がある。本公募研究では、この機構に基づいて多次元ニュートリノ輻射流体シミュレーションを行い、爆発を起こしたモデルを用いてニュートリノ加熱機構の検証を行なった。さらに、超新星爆発に関連するマグネター形成やガンマ線バーストについての理論的研究も進めた。
今年度の具体的な成果は以下の通りである。1) 爆発開始から67秒間に渡ってシミュレーションを続行することで、中性子星の殻（地球の地殻に対応する中性子星の外層部）の形成時間を明らかにした; 2) 2次元計算と3次元計算を比較することで、流体計算の次元が超新星爆発にどのような影響を及ぼすのか明らかにした; 3) 超新星爆発の際に超強磁場中性子星（マグネター）が形成されると、ニュートリノが非等方的に放出される。その結果マグネターに及ぼされる力学的効果を定量的に見積もり、現在の観測に基づいて内部磁場に制限をかけた; 4) 短いガンマ線バーストに付随する extended emission を説明するモデルとして時間発展する降着円盤およびブラックホール系を提案し、多波長の放射スペクトルを予言した。
これらの成果はそれぞれ論文として公表した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] From supernovae to neutron stars (2014)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Journal Title: Publ. Astron. Soc. Japan Volume: 66 Issue: 2
  • DOI: 10.1093/pasj/pst030
  • NAID: 120005627633
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A Comparison of Two- and Three-dimensional Neutrino-hydrodynamics Simulations of Core-collapse Supernovae (2014)
  • Author(s): T. Takiwaki, K. Kotake and Y. Suwa
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: 786 Issue: 2 Pages: 83-83
  • DOI: 10.1088/0004-637x/786/2/83
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Anisotropic neutrino effect on magnetar spin: constraint on inner toroidal field (2014)
  • Author(s): Y. Suwa, and T. Enoto
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society Volume: 443 Issue: 4 Pages: 3586-3593
  • DOI: 10.1093/mnras/stu1442
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Soft X-Ray Extended Emissions of Short Gamaa-Ray Bursts as Electromagnetic Counterparts of Compact Binary Mergers; Possible Origin and Detectability (2014)
  • Author(s): T. Nakamura, K. Kashiyama, D. Nakauchi, Y. Suwa, T. Sakamoto, N. Kawai
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 796 Issue: 1 Pages: 13-22
  • DOI: 10.1088/0004-637x/796/1/13
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Symmetry energy impact in simulations of core-collapse supernovae (2014)
  • Author(s): Tobias Fischer, Matthias Hempel, Irina Sagert, Yudai Suwa, and Juergen Schaffner-Bielich
  • Journal Title: The European Physical Journal A Volume: 50 Issue: 2
  • DOI: 10.1140/epja/i2014-14046-5
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] An alternative numerical method for the stationary pulsar magnetosphere (2014)
  • Author(s): Yohsuke Takamori, Hirotada Okawa, Makoto Takamoto, and Yudai Suwa
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: 66 Issue: 1
  • DOI: 10.1093/pasj/pst026
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] From supernovae to neutron stars (2014)
  • Author(s): Yudai Suwa
  • Journal Title: Publications of the Astronomical Society of Japan Volume: in press
  • NAID: 120005627633
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Comparison of Two- and Three-dimensional Neutrino-hydrodynamics simulations of Core-collapse Supernovae (2014)
  • Author(s): Tomoya Takiwaki, Kei Kotake, and Yudai Suwa
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Luminous supernova-like UV/optical/infrared transients associated with ultra-long gamma-ray bursts from metal-poor blue supergiants (2013)
  • Author(s): Kazumi Kashiyama, Daisuke Nakauchi, Yudai Suwa, Takashi Nakamura.
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: 770 Issue: 1 Pages: 8-16
  • DOI: 10.1088/0004-637x/770/1/8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Blue Supergiant Model for Ultra-Long Gamma-Ray Burst with Superluminous-Supernova-Like Bump (2013)
  • Author(s): Daisuke Nakauchi, Kazumi Kashiyama, Yudai Suwa, Takashi Nakamura
  • Journal Title: Astrophys. J. Volume: 778 Issue: 1 Pages: 67-88
  • DOI: 10.1088/0004-637x/778/1/67
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 超新星爆発による重力波信号とニュートリノ信号 (2015)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: 日本物理学会 2015年春季年会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
  • Year and Date: 2015-03-24
  • Invited
• [Presentation] マグネターモデルで極超新星を作ることは可能か？ (2015)
  • Author(s): 諏訪雄大、冨永望
  • Organizer: 日本天文学会 2015年春季年会
  • Place of Presentation: 大阪大学
  • Year and Date: 2015-03-18
• [Presentation] 超新星爆発シミュレーションの（個人的）展望 (2015)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: 新学術「地下素核研究」第一回超新星ニュートリノ研究会
  • Place of Presentation: 東京理科大学
  • Year and Date: 2015-03-17
• [Presentation] On Multi-Messenger Time Domain Astronomy of Core-Collapse Supernovae (2014)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: Conclusion Workshop of SFB/TR7 "Gravitational Wave Astronomy"
  • Place of Presentation: Friedrich-Schiller-Universitaet Jena, Jena, Germany
  • Year and Date: 2014-12-01
• [Presentation] What can we learn from gravitational waves from nearby core-collapse supernovae? (2014)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: The Spanish Relativity Meeting 2014
  • Place of Presentation: University of Valencia, Valencia, Spain
  • Year and Date: 2014-09-01
• [Presentation] Multi-dimensional Simulations of Core-Collapse Supernovae (2014)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: Ramses Users Meeting 2014
  • Place of Presentation: CEA Saclay, Paris, France
  • Year and Date: 2014-06-26
• [Presentation] Gravitational Waves and Neutrinos from Central Engine of Gamma-Ray Bursts (2014)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: Gamma-Ray Bursts in the Multi-messenger Era
  • Place of Presentation: IPGP, Paris, France
  • Year and Date: 2014-06-17
• [Presentation] Physical ingredients of core-collapse supernovae driven by neutrino heating (2014)
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: 17th Workshop on Nuclear Astrophysics
  • Place of Presentation: Ringberg Castle, Munich, Germany
  • Year and Date: 2014-04-07
• [Presentation] 爆発的コンパクト天体現象の理論研究: 何がわかっていて何がわかっていないのか？
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: 第43回天文天体物理若手夏の学校
  • Place of Presentation: 宮城蔵王ロイヤルホテル
  • Invited
• [Presentation] マグネターからの非等方ニュートリノ放射と内部磁場への制限
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: 高エネルギー宇宙物理学研究会2013
  • Place of Presentation: パレス松洲
• [Presentation] ニュートリノ駆動型超新星爆発の親星依存性
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: 日本天文学会 2014年春季年会
  • Place of Presentation: 国際基督教大学
• [Presentation] The current status of simulation for core-collapse supernova explosion driven by neutrino-heating mechanis
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: Microphysics in Computational Relativistic Astrophysics
  • Place of Presentation: ECT*, Trento, Italy
• [Presentation] Physical ingredients of core-collapse supernova driven by neutrino-heating mechanism
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: Supernovae and Gamma-Ray Bursts in Kyoto 2013
  • Place of Presentation: 京都大学
• [Presentation] From Progenitors to Supernovae and to Neutron Stars
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: Multi-Messengers from Core-Collapse Supernovae
  • Place of Presentation: 福岡大学
• [Presentation] Progenitor dependence for core-collapse supernovae driven by neutrino heating
  • Author(s): 諏訪雄大
  • Organizer: 新学術領域研究「重力波天体の多様な観測による宇宙物理学の新展開」 第２回シンポジウム
  • Place of Presentation: 東京工業大学
• [Remarks] web page
  • URL: http://www2.yukawa.kyoto-u.ac.jp/~yudai.suwa/jp/