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2008 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, 理工学研究科, 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 / スーパーカミオカンデ
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、太陽の数十倍〜千倍程度の質量のものが多くあったとされており、それが進化の最後に重力崩壊を起こしてブラックホールを形成とされている。その際、パイ粒子の凝縮やハイペロンの出現、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。
最近のわれわれの研究により、これまできちんと考慮されてこなかったこれらの現象が、状態方程式をやわらかくすることでブラックホール形成のダイナミクスに影響を与えることが分かった。具体的には、100太陽質量以下の星で重力崩壊が加速され。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。特に、ハイペロン出現の効果は大きく、40太陽質量程度の超新星爆発を起こすような星より少し重い星で、この違いが極めて顕著に現れることも分かった。
そこで当初の計画を一部変更し、40太陽質量の星の重力崩壊から放出されるニュートリノが、既存の検出器であるスーパーカミオカンデにおいてどのように検出されるかを詳細に解析した。具体的には柔らかい核物質のモデルに基づく状態方程式の場合と、硬い核物質のモデルにハイペロンの自由度を考慮した状態方程式の場合で比較した。状態方程式の硬さはブラックホール形成までの時間を決め、それがニュートリノの総検出数に反映されるが、両者で総検出数にあまり違いはなかった。しかし、累積イベント数の時間発展に着目すると、銀河系内のイベントであれば、両者の違いが統計的に有為に検出されることが分かった。これは、ニュートリノ天文学によって、高密度物質の物理へのフィードバックが可能であることを示した、意義深い成果であると考えている。

  • Research Products

    (9 results)

All 2009 2008

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (7 results)

  • [Journal Article] Astrophysical Implications of Equation of State for Hadron-Quark Mixed Phase : Compact Stars and Stellar Collapses2008

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

      Physical Review D 77

      Pages: 103006-1-103006-12

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Oscillation and Future Detection of Failed Supernova Neutrinos from Black Hole Forming Collapse2008

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

      Physical Review D 78

      Pages: 083014-1-083014-14

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ブラックホール形成時の放出ニュートリノで探る高温・高密度物質の物理2009

    • Author(s)
      中里健一郎
    • Organizer
      研究会「重力崩壊型超新星と高エネルギー天文学」
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2009-02-03
  • [Presentation] Future Detection of Failed Supernova Neutrino and Equation of State of Hot Dense Matter2008

    • Author(s)
      中里健一郎
    • Organizer
      第21回理論懇シンポジウム「理論天文学の将来」
    • Place of Presentation
      国立天文台
    • Year and Date
      2008-12-15
  • [Presentation] Oscillation and Future Detection of Failed Supernova Neutrinos from Black Hole Forming Collapse2008

    • Author(s)
      Ken'ichiro Nakazato
    • Organizer
      The 7th RESCEU Symposium on Astro-particle Physics and Cosmology
    • Place of Presentation
      東京大学
    • Year and Date
      2008-11-11
  • [Presentation] ブラックホール形成時に放出されるニュートリノの振動と検出予測2008

    • Author(s)
      中里健一郎
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      2008-09-21
  • [Presentation] ブラックホール形成時に放出されるニュートリノの特徴と状態方程式2008

    • Author(s)
      住吉光介
    • Organizer
      日本物理学会2008年秋季大会
    • Place of Presentation
      山形大学
    • Year and Date
      2008-09-21
  • [Presentation] ニュートリノ観測で探る超新星状態方程式2008

    • Author(s)
      中里健一郎
    • Organizer
      日本天文学会2008年秋季年会
    • Place of Presentation
      岡山理科大学
    • Year and Date
      2008-09-11
  • [Presentation] Neutrino Emission from Stellar Collapse including Hadron-Quark Mixed Phase2008

    • Author(s)
      Ken'ichiro Nakazato
    • Organizer
      10th Symposium on Nuclei in the Cosmos
    • Place of Presentation
      米国・ミシガン州マキマック島
    • Year and Date
      2008-07-27

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

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