2019 Fiscal Year Research-status Report
３次元流体シミュレーションで解き明かす超高速度白色矮星とIa型超新星の起源
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19K03907
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
谷川 衝 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (20550742)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 二重白色矮星 / Ia型超新星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Ia型超新星は宇宙で最も明るく頻繁に起こる爆発現象の１つである．また宇宙の距離指標として利用されていたり，鉄の主な起源であると考えられている．このように重要な天体であるが，その起源は明らかになっていない．連星系の中にある白色矮星の熱核爆発であることは広く受け入れられているが，どのようなタイプの星が伴星であるのか，爆発する白色矮星自体の質量はどのくらいなのか，についてわかっていない．近年，伴星のタイプとして主系列星や赤色巨星では説明できないIa型超新星が発見されたり，２つの白色矮星の合体でできるチャンドラセカール質量の白色矮星ではIa型超新星とはなれないことが理論的に知られていることから，２つのサブチャンドラセカール質量の白色矮星からなる連星のうちの１つの白色矮星が爆発するモデルが多数提案されている．その中でもDinamically-Driven Double-Degenerate Double-Detonation(D6)モデルは，その副産物である超高速度星が発見されたことから，有力候補の１つになっている．我々の目的はD6モデルがIa型超新星のモデルとして妥当かどうかを数値シミュレーションを用いて検証することである．
本年度は，D6モデルに沿って，１太陽質量の白色矮星が爆発した場合，その伴星の白色矮星が誘爆されるかどうかについて検証した．その結果，誘爆に必要な条件を明らかにした．まず伴星がヘリウムを主成分とするヘリウム白色矮星の場合であるが，この場合，連星間の距離が非現実的に近くなければ誘爆は起こらない．また，炭素酸素を主成分とする白色矮星の場合，非現実的に分厚いヘリウム外層を持たなければ誘爆は起こらない．したがって，D6モデルにおいて誘爆は基本的に起こらないことを示した．この事実はD6モデルがIa型超新星のモデルであることを間接的に指示する．
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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
ある爆発する白色矮星に対し，様々な伴星を考えて，爆発に対する伴星の反応を検証した．その結果，現実的な条件では伴星の誘爆は起こらないことを示した．これに関する査読論文を出版し，また３つの国際研究会で招待講演を行った．これらの実績に基づき，我々の研究は順調に進展していると考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度に行ったシミュレーションデータを使って，以下２つの数値シミュレーションのための初期条件を作成した．１つめは，D6モデルの擬似観測のための輻射輸送計算である．我々がD6モデルの爆発噴出物を詳細に調べた結果，爆発が伴星から剥ぎ取った炭素や酸素が存在することが明らかとなった．もしこれらが観測に受かるはずなのであれば，D6モデルはIa型超新星の特徴と矛盾することになる．そのため，我々は今年度に輻射輸送計算を行い，この点を検証する．２つめは，D6モデルのそのあと数百年の進化を追う超新星残骸シミュレーションである．D6モデルは伴星が障害となり，非球対称な爆発噴出物を作る．この特徴が超新星残骸のフェイズまで保存されれば，Ia型超新星残骸とは矛盾することになる．我々はこれら２つのシミュレーションを行うことで，D6モデルの妥当性をさらに厳しく精査する．
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| Causes of Carryover |
大容量のファイルサーバーを購入予定であったが現在使用中のものでわずかに間に合ったこと，前年度の終盤は新型コロナウイルスの影響があったため海外出張を控えたことがその原因である．今年度，海外出張が可能かどうかは不透明であるが，前年度購入しなかったファイルサーバーを購入したり，現在蓄積しつつあるデータを解析するための高性能なワークステーションを購入したりして予算を使用する計画である．
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