2020 Fiscal Year Annual Research Report
Study of nucleosynthesis in neutron star merger with optical-infrared follow-up observations of gravitational wave sources
| Project Area | Gravitational wave physics and astronomy: Genesis |
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| Project/Area Number |
17H06363
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
吉田 道利 国立天文台, ハワイ観測所, 教授 (90270446)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
冨永 望 甲南大学, 理工学部, 教授 (00550279)
関口 雄一郎 東邦大学, 理学部, 准教授 (50531779)
川端 弘治 広島大学, 宇宙科学センター, 教授 (60372702)
伊藤 洋一 兵庫県立大学, 自然・環境科学研究所, 教授 (70332757)
田中 雅臣 東北大学, 理学研究科, 准教授 (70586429)
酒向 重行 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (90533563)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 光学赤外線天文学 / 重力波天体 / 突発天体 / 中性子星 / 元素合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）観測的研究：重力波望遠鏡LIGO、Virgoの第3回定常運用O3におけるJ-GEMによる重力波源の追跡観測の結果を、2本の論文（Sasada et al. 2021, Ohgami et al. 2021)として発表した。また、重力波源S200224caの解析結果の途中経過について学会にて発表した。Tomo-e Gozenによって取得したデータから突発天体を探し出すソフトウェアをアップデートして、処理の高速化と天体候補真偽識別の精度向上を実現し、O3期間中に取得した重力波イベント追観測データの再解析を行った。第4回定常運用O4に向けて1.5mかなた望遠鏡制御システムの更新、観測データ自動リダクションシステムの整備、および0.5mチベットHinOTORI望遠鏡の試験観測と性能評価を継続した。なゆた望遠鏡では、可視光観測装置WFGS2に偏光撮像モードを開発し、突発現象の偏光撮像観測が可能になった。
（２）理論的研究：連星中性子星合体の数値相対論シミュレーションを行い、重力波テンプレート(Kiuchi et al. 2020)、質量放出(Fujibayashi et al. 2020)について成果を論文にまとめるとともに、現行のシミュレーションコードとボルツマンコードとの比較(Sumiyoshi et al. 2021) を行った。キロノバの性質を理解するため、全rプロセス元素の原子構造計算を系統的に行い、論文として出版した(Tanaka et al. 2020)。また、計算を高階電離にまで発展させ、中性子星合体から1時間後のキロノバの性質を明らかにした(Banerjee et al. 2020)。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
観測的研究では、重力波望遠鏡の第3回定常運用O3において、J-GEMによって重力波源の追跡観測を、合計23回行った。この期間に光学対応天体の発見には至らなかったが、これは世界的に見てもどこも成功していない。しかし、いくつかのイベントについて光学対応天体の明るさに制限をつけるなどの結果を得て査読論文として発表した。また、観測システム・データ解析システムの機能向上も進んだ。
理論的研究では、連星中性子星合体の数値相対論シミュレーションを行い、重力波テンプレート、質量放出について成果を査読論文として発表した。また、キロノバの性質を理解するため、全rプロセス元素の原子構造計算を系統的に行い、さらに計算を高階電離にまで発展させ、中性子星合体から1時間後のキロノバの性質を明らかにした。これらの結果も査読論文として発表した。
以上を総合して、「おおむね順調に進展している」と自己評価する。
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| Strategy for Future Research Activity |
以下の2本の柱で研究を推進する。
（１）観測的研究：O3にて追観測を行ったS200224caについて観測結果を取りまとめるとともにHSC解析システムを最新のhscPipe v.8を用いたものに更新し、O4に向けたすばる望遠鏡の観測体制の整備を進める。O4ランでの追跡観測を見据えて、各観測所で得られたデータを集約し新天体捜索を支援するサーバーを更新する。木曽観測所Tomoe-Gozenカメラを用いた、より精度の高い突発天体探査を可能にするために広天域のリファレンス画像セットを整備する。また、重力波検出器からのアラートを自動処理するソフトウェアの見直しも行い、より合理的な自動観測の実現を目指す。広島大1.5mかなた望遠鏡の制御系を更新して観測効率を向上させると共に、西チベット0.5m HinOTORI望遠鏡の重力波アラートへ対応した自動観測化を推し進める。なゆた望遠鏡では、可視光多目的観測装置WFGS2の中分散分光モードを製作する。また、超高速偏光測定器を開発し、突発天体を観測する体制を充実する。
（２）理論的研究：高階電離ランタノイド元素の原子構造計算を行い、中性子星合体から1時間後のキロノバ放射の特徴の予測を提供する。連星中性子星合体後の系からの放出物質の化学組成を明らかにし、そのキロノバへのインパクトを評価する。特に、数値相対論シミュレーションで採用しているニュートリノ輻射輸送の近似解法であるモーメント法と、より厳密なボルツマン方程式の結果を比較し、より定量的な評価を行うことで将来観測に備える。
これらに加えて、最終年度であるため、これまでの成果を取りまとめるとともに、将来の研究展開を議論するためのワークショップを開催する。
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[Journal Article] The ram pressure stripped radio tails of galaxies in the Coma cluster2020
Author(s)
Chen Hao、Sun Ming、Yagi Masafumi、Bravo-Alfaro Hector、Brinks Elias、Kenney Jeffrey、Combes Francoise、Sivanandam Suresh、Jachym Pavel、Fossati Matteo、Gavazzi Giuseppe、Boselli Alessandro、Nulsen Paul、Sarazin Craig、Ge Chong、Yoshida Michitoshi、Roediger Elke
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Journal Title
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 496
Pages: 4654～4673
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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