2022 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 – 2024-03-31
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| Keywords | 白色矮星 / Ia型超新星 / 超新星残骸 / 中間質量ブラックホール / 重力波 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
白色矮星の熱核爆発に関する数値研究を３件行った。１つ目はこれまで行ってきたIa型超新星爆発の有力モデルの１つであるD6モデルの超新星残骸に関する数値計算である。D6モデルでは、重い白色矮星が爆発し軽い白色矮星は生き残る。生き残った白色矮星は爆発噴出物の障害物の役割を果たすため、D6モデルの爆発噴出物は非球対称な形状を持つことになる。この非球対称な形状が超新星残骸になる過程で消えるかどうかを調べた。その結果、数千年間はそのような形状が残ることが明らかとなった。今後は近傍のIa型超新星残骸にこのような形状が残っているかどうか調べることが重要になる。
２つ目はIa型超新星のように輝くと予想される中間質量ブラックホールによる白色矮星の潮汐破壊がどれだけ起こるかを探る研究である。これまで0.6太陽質量程度の軽い白色矮星が精力的に調べられてきた。これはこのような白色矮星が最も多いからである。しかし、今回の研究で多く1太陽質量程度の重い白色矮星の潮汐破壊の発生率が0.6太陽質量の場合とほとんど変わらないことが明らかになった。これは白色矮星の潮汐破壊の探査を考え直す必要があることを示している。今後は1太陽質量程度の重い白色矮星の潮汐破壊の観測的特徴を徹底的に調べる。
３つ目は２つの白色矮星が合体する際の重力波観測に備えた研究である。日本独自の重力は宇宙望遠鏡であるDECIGOは白色矮星の合体に感度が高い。DECIGOの運用期間中に10Mpc以内の距離で起こるIa型超新星を4-5回程度受けることができる。我々は、もしこれらのIa型超新星の原因が白色矮星の合体であるならば、DECIGOは２つの白色矮星の質量を0.1太陽質量以下の精度で決定できることを明らかにした。これはIa型超新星の親星という長年の問題に終止符が打てる可能性を示している。
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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
１つ目の研究により、D6モデルの超新星残骸計算を通してD6モデルの超新星残骸の特徴を明らかにでtきたことによる。特に超新星残骸が非球対称の形状を持つということが明らかになったのは大きな収穫であった。これによって、超新星残骸の形からIa型超新星の爆発機構にせまることができることになった。2つ目の研究によって、1太陽質量程度の重い白色矮星の潮汐破壊が多く起こることが明らかになったのは、意外な結果であった。このような潮汐破壊は、より軽い白色矮星の場合に比べて、より多くのニッケル56元素を作ることが予想される。ニッケル56元素は放射性崩壊によって超新星などの突発天体を明るく輝かせるものである。したがって、白色矮星の潮汐破壊は予想より明るいかもしれない。これは将来の観測計画で多くの白色矮星の潮汐破壊が発見されるかもしれないことを示している。３つ目の研究は、重力波望遠鏡DECIGOによって、長年の課題であるIa型超新星の親星問題が一気に解明できる可能性を示した。以上の３つの研究はIa型超新星の研究を進めるものである。したがって本研究課題は順調に進行していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
１つめの研究について述べる。今回行ったD6モデルの超新星残骸計算は１つの爆発モデルに基づくものである。実際にはD6モデルには多様性があると考えられるので、それを加味した超新星残骸計算を行う。また、D6モデルによるIa型超新星爆発の輻射輸送計算を行い、D6モデルの超新星観測の予言を行う。２つめの研究について述べる。1太陽質量程度の白色矮星の潮汐破壊の研究はこれまで世界的に手薄である。この現象の観測的特徴に関する研究を精力的に行っていく。３つめの研究について述べる。Ia型超新星の親星問題の解決は、重力波望遠鏡DECIGOが光学望遠鏡と協力して初めてなされるものである。DECIGOと光学望遠鏡がどのような協力をするべきなのか、今後探っていくことにする。
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| Causes of Carryover |
新型コロナウィルス感染症による渡航制限により、思うように国際会議に出席することができず、また国際共同研究を対面で行うことができなかった。今年度は大幅に渡航制限が緩和されているので、多くの国際会議に出席する予定である。また、国際共同研究のために欧州や北米を訪問する予定である。
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