2017 Fiscal Year Research-status Report
Studies on Superluminous Supernovae: Explosion Mechanisms and Connection to First Supernovae in the Universe
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17K05382
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 上級科学研究員 (90110676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 知治 中部大学, 工学部, 准教授 (20280935)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 超新星 / 中性子星 / 磁場 / 大質量星 / 宇宙初代星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙の初代星がどのような質量関数を持ち、どのような進化・爆発・元素合成をしたかを解明することは、現在の天文学の焦点の一つである。最近になって、発見され始めた超高輝度超新星(Superluminous Supernova)は、通常の重力崩壊型超新星の10-500 倍という明るさを示しており、その母銀河が低金属量の銀河であることともあり、巨大質量の星の爆発が示唆されている。本研究では、未解決である超高輝度超新星の爆発機構、親星の質量範囲などを、光度曲線などのモデルから特定することを第一の目的とした。そして、その元素合成と極端な金属欠乏星の元素組成比を比較することによって、超高輝度超新星と初代星の関係があるか、大質量の連星ブラックホールの起源と関係するか、r-process との関連はあるかという問いを解明することを第二の目的とした。
29年度は、超高輝度超新星の有力モデルの一つである「星周物質との衝突モデル」に対して光度曲線を計算し、水素のない超高輝度超新星の観測された光度曲線と詳細な比較を行った。まず、超新星の親星として、80 - 130 Msunの星を設定し、それが電子陽電子対生成脈動を起こして星周物質を形成する過程を計算した。その結果、この質量範囲の上限 130 Msun に近い場合、10 - 30Msun という大量の星周物質が形成されるという結果が得られた。このような大量の星周物質に対する超新星の衝突を計算し、光度曲線をよく説明できることを見出した。特に観測された紫外線の増光がよく説明できる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
超高輝度超新星の光度曲線が、大量の星周物質があれば、星周物質との衝突モデルによって説明できることを理論計算によって明らかにできたこと、そのような大量の星周物質が実際に 80 - 130 Msun の星の電子陽電子対生成脈動により形成されることが計算できたことにより、これまで推測による議論の多かった超高輝度超新星の起源の定量的な議論を、当初の計画以上に大きく前進させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
超高輝度超新星の光度形成の機構として、超強磁場を持つ中性子星「マグネター」も有力モデルの一つである。紫外線の増光が説明できるかどうかを調べる。より基本的には、マグネターの電磁エネルギーがガスの熱・運動エネルギーに有効に転換されるかどうかは未解明のままなので、その基礎過程の研究を進める。中性子星に関連した元素合成過程として、r-過程元素の合成の研究を推進する。これが、矮小銀河の化学進化の理解の鍵となる。
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| Causes of Carryover |
理由：本年度は既存の計算機が活用できたが、次年度はさらに大規模なモデル計算を必要とするので、計算機を増強する必要がある。また本年度の招待講演の旅費は主催者負担であったが、次年度は、本年度に得られた結果を、より多くの国際会議で発表するための旅費を必要とする。
使用計画：モデル計算を拡大するために、計算機を購入する。本年度に得られた結果を、国際会議で発表し、新たな情報を得る。そのための国外旅費を使用する。
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