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2007 Fiscal Year Annual Research Report

大質量初代星の重力崩壊

Research Project

Project/Area Number 06J00510
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

中里 健一郎  Waseda University, 理工学術院, 特別研究員(DC1)

Keywords初代星 / 重力崩壊 / ニュートリノ / ブラックホール / 高温・高密度状態方程式
Research Abstract

宇宙で最初に出来た初代星の研究は、化学進化など宇宙の歴史を理解する上で重要である。これらの星には、太陽の1000倍程度の質量のものもあったとされており、特に10太陽質量を超える星については、進化の最後に重力崩壊を起こして超新星かブラックホールになると考えられている。一方、ブラックホールが形成される揚合、パイ粒子の凝縮やクォークの解放(QCD相転移)が起こるような高温・高密度領域を通過する可能性があるが、そういった現象をきちんと考慮したブラックホール形成の研究はこれまでなされてこなかった。
そこで、今回はパイ粒子凝縮とQCD相転移まで考慮した状態方程式を作成し、それを用いてブラックホールを形成する大質量初代星の重力崩壊を計算した。その結果、100太陽質量の星ではパイ粒子凝縮・QCD相転移により状態方程式がやわらかくなるため、重力崩壊が加速しブラックホール形成までの時間が早まることが分かった。このことは、崩壊と同時に放出されるニュートリノの観点から言うと、ニュートリノの放出時間が短くなることを意味しており、総放出量も2割程度減少することが分かった。一方、300太陽質量以上のより重い星では違いがあまりみられなかった。この原因はダイナミクスにある。100太陽質量の星ではブラックホールが形成される前に、高温で原子核が融けて生成された核子の熱的圧力で重力崩壊が跳ね返されるため、ブラックホール形成までに時間がかかり状態方程式による違いが顕著になる。一方、300太陽質量以上のより重い星では跳ね返ることなく即座にブラックホールができるため違いが出にくい。
初代星は非常に遠方にあるため、こういった性質の観測的実証は難しいが、今回の成果はハイパーノバやガンマ線バーストといったブラックホール形成を伴うとされる現象全般の研究にも一石を投じるものであると考える。

  • Research Products

    (9 results)

All 2008 2007 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (7 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Numerical Study of Stellar Core Collapse and Neutrino Emission: Probing the Spherically Symmetric Black Hole Progenitors with3-30 Msolar Iron Cores2007

    • Author(s)
      K. Nakazato, K, Sumiyoshi, and S. Yamada
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal 666

      Pages: 1140-1151

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Equation of State for Hadron-Quark Mixed Phase and Stellar Collapse2008

    • Author(s)
      Ken' ichiro Nakazato
    • Organizer
      The 10th Int. Symp. on Origin of Matter and Evolution of Galaxies(OMEG07)
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2008-12-05
  • [Presentation] QCD相転移を起こす星の重力崩壊の質量依存性2008

    • Author(s)
      中里 健一郎
    • Organizer
      日本天文学会2008年春季年会
    • Place of Presentation
      国立オリンピック記念青少年総合センター
    • Year and Date
      2008-03-24
  • [Presentation] Equation of State for Hadron-Quark Mixed Phase and Stellar Collapse2008

    • Author(s)
      Ken' ichiro Nakazato
    • Organizer
      14th Workshop on゛Nuclear Astrophysics゛
    • Place of Presentation
      ドイツ・リングバーグ
    • Year and Date
      2008-03-11
  • [Presentation] Equation of State for Hadron-Quark Mixed Phase and Stellar Collapse2008

    • Author(s)
      Ken'ichiro Nakazato
    • Organizer
      YITP International Symposium: Fundamental Problems in Hot and/or Dense QCD
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2008-03-03
  • [Presentation] QCD相転移とニュートリノ輸送を考慮した星の重力崩壊2007

    • Author(s)
      中里 健一郎
    • Organizer
      第20回理論懇シンポジウム「宇宙物理学の未解決問題」
    • Place of Presentation
      京都大学
    • Year and Date
      2007-12-26
  • [Presentation] QCD相転移とニュートリノ輸送を考慮した星の重力崩壊2007

    • Author(s)
      中里 健一郎
    • Organizer
      日本天文学会2007年秋季年会
    • Place of Presentation
      岐阜大学
    • Year and Date
      2007-09-26
  • [Presentation] QCD相転移とニュートリノ輸送を考慮した星の重力崩壊2007

    • Author(s)
      中里 健一郎
    • Organizer
      日本物理学会第62回年次大会
    • Place of Presentation
      北海道大学
    • Year and Date
      2007-09-24
  • [Remarks]

    • URL

      http://www.heap.phys.waseda.ac.jp/nakazato/study.html

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Published: 2010-02-04   Modified: 2016-04-21  

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