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2018 Fiscal Year Research-status Report

連星系での超新星爆発の影響を受けた星の熱進化

Research Project

Project/Area Number 16K05287
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

須田 拓馬  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (90374735)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森谷 友由希  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任研究員 (60722949)
茂山 俊和  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70211951)
斎藤 貴之  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (40399291)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords超新星 / 恒星進化 / 元素合成 / 金属欠乏星 / 化学進化 / 大質量星 / 連星探査
Outline of Annual Research Achievements

本研究の主要テーマである、重力崩壊型(II型)超新星爆発の爆風を受けた超金属欠乏星の表面に爆風の残骸が降着する影響及び、恒星表面のリチウムが減少する可能性について検討してきた。今年度では主星となる大質量星の進化計算のアップデートを行い、初代星および超金属欠乏星の進化についてより信頼できる結果が得られる見込みである。超新星イジェクタと低質量星との衝突シミュレーションでは、様々な初期条件における計算が可能となり、計算結果の解析が行われている。今年度では連星間距離の大きい場合の計算方法に工夫を要したが、粒子分割法の改良によって精度をそれほど損ねることなくシミュレーションを行うことが可能となった。超新星イジェクタによる伴星表面の剥離と降着の影響を連星間距離の関数として表すことが可能となり、金属欠乏星の観測データとの比較を行い、論文としてまとめる予定である。前年度に引き続き、大質量星と小質量星からなる連星の形成可能性を検証するために、太陽近傍にあるOB型星の視線速度変動の測定を継続している。今年度は2件の観測提案が採択され、なゆた望遠鏡で継続観測プログラムによる6晩相当の観測時間を獲得し、3天体について1週間ごとの観測データを得ることができた。観測の比較対象である金属欠乏星の観測データの整備も継続したが、特に位置天文衛星Gaiaによる天体の位置情報とのクロスマッチを行うことでデータベースに含まれる星の素性がより明らかになった。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

超新星爆発と低質量星との相互作用を明らかにすべく、II型超新星イジェクタと低質量星との衝突を三次元の数値シミュレーションコードを用いて行った。ASURAコードを用いて様々な初期条件に対応できるように衝突粒子数を確保するための検討を行うとともに、粒子分割法の改良を実装することで連星間距離の大きい連星における衝突を再現することができた。大質量の進化計算では、炭素燃焼段階も組み込んだ計算を検討し、より進化の進んだ段階まで計算を行うことが可能となる見込みである。視線速度変動のモニタリング観測は、継続観測プログラムによる短周期連星の検出に絞り込み、数日から数週間の視線速度変動を検出することが可能となった。これまでの解析では4つの観測対象天体のうちすべての天体で速度の変動を検出することができ、そのうちの一天体については連星周期を絞り込むことができた。

Strategy for Future Research Activity

II型超新星イジェクタと低質量星との衝突に関するシミュレーションが順調に進んでおり、イジェクタの降着量と降着元素の分布まで知ることが可能になった。イジェクタによる伴星表面の剥離よりもイジェクタの伴星への降着の影響が大きいことが分かり、伴星の金属量変化を見積もることが可能となった。次年度では爆発モデルや連星パラメターを広く変えた場合の降着量と元素組成分布を調べ、観測データとの比較を試みる。シミュレーションから予測されるリチウム組成と鉄組成の変化が観測データのばらつきを説明できるかどうかを検証し、宇宙で最初に誕生した星の痕跡を発見する処方箋を提供することを目指す。大質量星の進化計算では、炭素燃焼段階の計算までを追跡可能にするよう恒星進化コードを改良し、大質量金属欠乏星の進化の枠組みを確立する。なゆた望遠鏡による観測を継続して行うとともに、岡山188cm望遠鏡を用いた高分散分光によるフォローアップ観測も予定している。

Causes of Carryover

スパコンによる計算時間の予算および観測を実施するための予算を次年度に回す必要が生じたため。次年度では数値シミュレーションを行うための予算を確保するとともに、岡山188cm望遠鏡の利用申請を行う予定である。

  • Research Products

    (32 results)

All 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (13 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 10 results,  Open Access: 2 results) Presentation (17 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] 中国国家天文台/華中科技大学(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      中国国家天文台/華中科技大学
  • [Int'l Joint Research] Universidade de Sao Paulo(ブラジル)

    • Country Name
      BRAZIL
    • Counterpart Institution
      Universidade de Sao Paulo
  • [Journal Article] Luminosity function of faint sporadic meteors measured with a wide-field CMOS mosaic camera Tomo-e PM2019

    • Author(s)
      Ohsawa Ryou, Toshikazu Shigeyama (26/37) et al.
    • Journal Title

      Planetary and Space Science

      Volume: 165 Pages: 281~292

    • DOI

      10.1016/j.pss.2018.09.006

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Relativistic Supernova Ejecta Colliding with a Circumstellar Medium: An Application to the Low-luminosity GRB 171205A2019

    • Author(s)
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi、Shigeyama Toshikazu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 870 Pages: 38~38

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaef85

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] LAMOST-Subaru exploration of chemical relics of first stars2018

    • Author(s)
      Li Haining、Aoki Wako、Zhao Gang、Suda Takuma、Honda Satoshi、Christlieb Norbert、Matsuno Tadafumi
    • Journal Title

      Proceedings of the International Astronomical Union

      Volume: 13 Pages: 21~24

    • DOI

      10.1017/S1743921317008109

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] LAMOST J221750.59+210437.2: A new member of carbon-enhanced extremely metal-poor stars with excesses of Mg and Si2018

    • Author(s)
      Aoki Wako、Matsuno Tadafumi、Honda Satoshi、Ishigaki Miho N、Li Haining、Suda Takuma、Kumar Yerra Bharat
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 1~10

    • DOI

      10.1093/pasj/psy092

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Tracing the Origin of Moving Groups. II. Chemical Abundance of Six Stars in the Halo Stream LAMOST-N12018

    • Author(s)
      Zhao J. K.、Zhao G.、Aoki W.、Ishigaki M. N.、Suda T.、Matsuno T.、Shi J. R.、Xing Q. F.、Chen Y. Q.、Oswalt Terry D.、Kong X. M.、Liang X. L.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 868 Pages: 105~105

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aae712

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Radial Velocity Survey of Nearby OB Stars2018

    • Author(s)
      Yuki Moritani, Takuma Suda, Toshikazu Shigeyama, Takayuki R. Saitoh
    • Journal Title

      Stars and Galaxies

      Volume: 1 Pages: 1-7

    • DOI

      10.32231/starsandgalaxies.1.0_1

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Repulsion of fallback matter due to central energy source in supernova2018

    • Author(s)
      Shigeyama Toshikazu、Kashiyama Kazumi
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 1~11

    • DOI

      10.1093/pasj/psy108

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Surface Radioactivity or Interactions? Multiple Origins of Early-excess Type Ia Supernovae and Associated Subclasses2018

    • Author(s)
      Jiang Ji-an、Doi Mamoru、Maeda Keiichi、Shigeyama Toshikazu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 865 Pages: 149~149

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aadb9a

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of large pixel CMOS image sensors for the Tomo-e Gozen wide field camera2018

    • Author(s)
      Kojima Yuto, Toshikazu Shigeyama (20/39) et al.
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 10709 Pages: 1~10

    • DOI

      10.1117/12.2311301

  • [Journal Article] The Tomo-e Gozen wide field CMOS camera for the Kiso Schmidt telescope2018

    • Author(s)
      Sako Shigeyuki, Toshikazu Shigeyama (21/39) et al.
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 10702 Pages: 1~17

    • DOI

      10.1117/12.2310049

  • [Journal Article] Type Ia Supernovae in the First Few Days: Signatures of Helium Detonation versus Interaction2018

    • Author(s)
      Maeda Keiichi、Jiang Ji-an、Shigeyama Toshikazu、Doi Mamoru
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 861 Pages: 78~78

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aac8d8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Free Neutron Ejection from Shock Breakout in Binary Neutron Star Mergers2018

    • Author(s)
      Ishii Ayako、Shigeyama Toshikazu、Tanaka Masaomi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 861 Pages: 25~25

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aac385

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Orbital solution leading to an acceptable interpretation for the enigmatic gamma-ray binary HESS?J0632+0572018

    • Author(s)
      Yuki Moritani、Kawano Takafumi、Chimasu Sho、Kawachi Akiko、Takahashi Hiromitsu、Takata Jumpei、Carciofi Alex C
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 70 Pages: 1~8

    • DOI

      10.1093/pasj/psy053

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 中心天体からのエネルギー供給を受けたフォールバック降着流の運動と中性子星の多様性2019

    • Author(s)
      岩田 朔
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
  • [Presentation] 連星中性子星合体における自由中性子放射の輻射輸送シミュレーション2019

    • Author(s)
      石井彩子
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
  • [Presentation] 衝撃波領域の構造を考慮したIIn型超新星の光度曲線2019

    • Author(s)
      津名大地
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
  • [Presentation] 星周物質との衝突によって光る超新星の拡散近似を用いた輻射流体計算による研究2019

    • Author(s)
      武井勇樹
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
  • [Presentation] Ib型超新星SN 2012auにおけるパルサー活動の爆発への影響2019

    • Author(s)
      増山美優
    • Organizer
      日本天文学会2019年春季年会
  • [Presentation] 初代星連星系での重力崩壊型超新星による 伴星へのイジェクタ衝突と金属欠乏星の起源2019

    • Author(s)
      須田 拓馬、斎藤貴之、森谷友由希、茂山俊和
    • Organizer
      核データと重元素合成を中心とする宇宙核物理研究会
  • [Presentation] 大質量星連星系における超新星爆発の化学進化への影響2019

    • Author(s)
      須田 拓馬、斎藤貴之、森谷友由希、茂山俊和
    • Organizer
      銀河の化学進化とダスト形成
  • [Presentation] Core-collapses supernova explosions in binary systems as a probe into Pop. III stars2019

    • Author(s)
      Takuma Suda, Takayuki R. Saitoh, Yuki Moritani, Toshikazu Shigeyama
    • Organizer
      RIKEN - RESCEU Joint Seminar 2019
  • [Presentation] ASURA による3次元化学動力学シミュレーション2019

    • Author(s)
      斎藤貴之
    • Organizer
      核データと重元素合成を中心とする宇宙核物理研究会
    • Invited
  • [Presentation] Early Emission through Free Neutron Ejection in Binary Neutron Star Merger2018

    • Author(s)
      石井彩子
    • Organizer
      IAU Symposium 346:High-mass X-ray binaries: illuminating the passage from massive binaries to merging compact objects
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 連星中性子星合体の衝撃波加熱による自由中性子放出と初期の電磁波放射2018

    • Author(s)
      石井彩子
    • Organizer
      日本天文学会2018年秋季年会
  • [Presentation] 若い銀河に出現する Ia 型超新星の起源2018

    • Author(s)
      岩田朔
    • Organizer
      日本天文学会2018年秋季年会
  • [Presentation] 重力崩壊型超新星爆発時に中心天体に戻ってくる物質を押し戻す活動性2018

    • Author(s)
      茂山俊和
    • Organizer
      日本天文学会2018年秋季年会
  • [Presentation] 星周物質との衝突による相互作用によって光る超新星における光度曲線の研究2018

    • Author(s)
      武井勇樹
    • Organizer
      日本天文学会2018年秋季年会
  • [Presentation] What are the implications of stellar chemical abundances in dwarf galaxies?2018

    • Author(s)
      T. Suda, W. Aoki, Y. Katsuta, S. Yamada, T. Matsuno, S. Iwata, Y. Takei, M. Y. Fujimoto
    • Organizer
      IAU Symposium 344: Dwarf Galaxies: From the Deep Universe to the Present
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] s-Process Nucleosynthesis in the Progenitors of Carbon-Enhanced Metal-Poor Stars2018

    • Author(s)
      T. Suda, S. Yamada, M. Y. Fujimoto
    • Organizer
      Stellar Archaeology as a Time Machine to the First Stars
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超新星連星による初代星探査2018

    • Author(s)
      須田 拓馬、斎藤貴之、森谷友由希、茂山俊和
    • Organizer
      初代星・初代銀河研究会2018@茨城

URL: 

Published: 2019-12-27  

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