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2021 Fiscal Year Annual Research Report

連星大質量星の進化の終末期と爆発現象

Research Project

Project/Area Number 20H01904
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

諏訪 雄大  東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (40610811)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 樫山 和己  東北大学, 理学研究科, 准教授 (10785744)
井岡 邦仁  京都大学, 基礎物理学研究所, 教授 (80402759)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords連星 / 超新星 / ガンマ線バースト
Outline of Annual Research Achievements

近年、大質量星やコンパクト天体の連星系に関する観測的情報が飛躍的に増している。本研究では、近年の連星の知見を活かし、超新星爆発およびガンマ線バーストの爆発機構に迫ることを目標としている。当該年度は主に以下の成果を得た。
1. 大質量星の爆発に関する研究において、爆発物の一部が降り戻るフォールバック効果の定量的評価は重要なテーマの一つである。このフォールバックによって、爆発物に含まれる重元素量が変化し超新星の光度曲線に大きな影響を与えることが知られている。我々は、大質量星の近接連星による効果で外層を剥ぎ取られた超新星爆発について、長時間流体シミュレーションを行い、フォールバック効果の定量的な評価を行った。また、このフォールバックを考慮した元素合成計算や可視光の光度曲線計算も行った。
2. 大質量星の爆発により中性子星が形成される際、爆発物の一部が降り戻るフォールバック効果によって、中性子星に加熱が起こることが知られている。我々は、先述したフォールバック効果の時間発展を解析することで、フォールバックによる中性子星の加熱効果を詳細に調べた。その結果、X線帯域の光度が高くなることが分かり、中性子星への降着に伴う熱エネルギーの放出量が増加することが示唆された。また、連星へのフォールバック降着の時間発展についても、広い時間領域をカバーする物理モデルを構築し、その時間変化を解析した。このモデルにより、降着物質が中性子星に到達するまでの時間や、降着量の時間変化などを詳細に調べた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

これまでのところ、近接連星系によって強い質量損失を経験した超新星爆発へのフォールバック降着の定量的計算についての論文などを出版した。後続論文も順調に準備が進んでいる。

Strategy for Future Research Activity

今後は、連星中における大質量星爆発の直接シミュレーションおよび、連星白色矮星合体で形成する大質量白色矮星の重力崩壊シミュレーションを行い、連星進化に伴う爆発現象の包括的理解を目指した研究を進める。

  • Research Products

    (36 results)

All 2023 2022 2021 Other

All Int'l Joint Research (5 results) Journal Article (21 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 21 results,  Open Access: 8 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Nevada/The Pennsylvania State University/University of Toledo, Toledo(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      University of Nevada/The Pennsylvania State University/University of Toledo, Toledo
    • # of Other Institutions
      1
  • [Int'l Joint Research] Albert Einstein Institute(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      Albert Einstein Institute
  • [Int'l Joint Research] University of Bath(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Bath
  • [Int'l Joint Research] Ecole Normale Superieure(フランス)

    • Country Name
      FRANCE
    • Counterpart Institution
      Ecole Normale Superieure
  • [Int'l Joint Research] Peking University(中国)

    • Country Name
      CHINA
    • Counterpart Institution
      Peking University
  • [Journal Article] Cocoon breakout and escape from the ejecta of neutron star mergers2023

    • Author(s)
      Hamidani Hamid、Ioka Kunihito
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 520 Pages: 1111~1127

    • DOI

      10.1093/mnras/stad041

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Expanding fireball in magnetar bursts and fast radio bursts2022

    • Author(s)
      Wada Tomoki、Ioka Kunihito
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 519 Pages: 4094~4109

    • DOI

      10.1093/mnras/stac3681

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Probing particle acceleration at trans-relativistic shocks with off-axis gamma-ray burst afterglows2022

    • Author(s)
      Takahashi Kazuya、Ioka Kunihito、Ohira Yutaka、van Eerten Hendrik J
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 517 Pages: 5541~5559

    • DOI

      10.1093/mnras/stac3022

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] X-Raying the Birth of Binary Neutron Stars and Neutron Star?Black Hole Binaries2022

    • Author(s)
      Kashiyama Kazumi、Sawada Ryo、Suwa Yudai
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 935 Pages: 86

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7ff7

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande. III. Extraction of Mass and Radius of Neutron Stars from Synthetic Data2022

    • Author(s)
      Suwa Yudai、Harada Akira、Harada Masayuki、Koshio Yusuke、Mori Masamitsu、Nakanishi Fumi、Nakazato Ken’ichiro、Sumiyoshi Kohsuke、Wendell Roger A.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 934 Pages: 15

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac795e

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Can Population III stars be major origins of both merging binary black holes and extremely metal poor stars?2022

    • Author(s)
      Tanikawa Ataru、Chiaki Gen、Kinugawa Tomoya、Suwa Yudai、Tominaga Nozomu
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Pages: 521~532

    • DOI

      10.1093/pasj/psac010

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Probing cosmology and gastrophysics with fast radio bursts: cross-correlations of dark matter haloes and cosmic dispersion measures2022

    • Author(s)
      Shirasaki Masato、Takahashi Ryuichi、Osato Ken、Ioka Kunihito
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 512 Pages: 1730~1750

    • DOI

      10.1093/mnras/stac490

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Fast optical flares from M-dwarfs detected by a one-second-cadence survey with Tomo-e Gozen2022

    • Author(s)
      Aizawa Masataka、Kawana Kojiro、Kashiyama Kazumi et al.
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 74 Pages: 1069~1094

    • DOI

      10.1093/pasj/psac056

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] On the Energy Source of Ultrastripped Supernovae2022

    • Author(s)
      Sawada Ryo、Kashiyama Kazumi、Suwa Yudai
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 927 Pages: 223~223

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac53ae

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande. II. Impact of the Nuclear Equation of State2022

    • Author(s)
      Nakazato Ken’ichiro、Nakanishi Fumi、Harada Masayuki、Koshio Yusuke、Suwa Yudai、Sumiyoshi Kohsuke、Harada Akira、Mori Masamitsu、Wendell Roger A.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 925 Pages: 98~98

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac3ae2

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] AT 2018lqh: Black Hole Born from a Rotating Star?2021

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

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 922 Pages: L34~L34

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac3997

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fallback Accretion Halted by R-process Heating in Neutron Star Mergers and Gamma-Ray Bursts2021

    • Author(s)
      Ishizaki Wataru、Kiuchi Kenta、Ioka Kunihito、Wanajo Shinya
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 922 Pages: 185~185

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac23d9

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Multiwavelength Emission from Magnetically Arrested Disks around Isolated Black Holes2021

    • Author(s)
      Kimura Shigeo S.、Kashiyama Kazumi、Hotokezaka Kenta
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 922 Pages: L15~L15

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac35dc

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Binary Comb Models for FRB 1211022021

    • Author(s)
      Wada Tomoki、Ioka Kunihito、Zhang Bing
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 920 Pages: 54~54

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac127a

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gravitational Wave Backgrounds from Coalescing Black Hole Binaries at Cosmic Dawn: An Upper Bound2021

    • Author(s)
      Inayoshi Kohei、Kashiyama Kazumi、Visbal Eli、Haiman Zoltan
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 919 Pages: 41~41

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac106d

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] A Necessary Condition for Supernova Fallback Invading Newborn Neutron-star Magnetosphere2021

    • Author(s)
      Zhong Yici、Kashiyama Kazumi、Shigeyama Toshikazu、Takasao Shinsuke
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 917 Pages: 71~71

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0a74

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fallback Accretion Model for the Years-to-decades X-Ray Counterpart to GW1708172021

    • Author(s)
      Ishizaki Wataru、Ioka Kunihito、Kiuchi Kenta
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 916 Pages: L13~L13

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac1120

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Magnetically Arrested Disks in Quiescent Black Hole Binaries: Formation Scenario, Observable Signatures, and Potential PeVatrons2021

    • Author(s)
      Kimura Shigeo S.、Sudoh Takahiro、Kashiyama Kazumi、Kawanaka Norita
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 915 Pages: 31~31

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abff58

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiwavelength View of the Type IIn Zoo: Optical to X-Ray Emission Model of Interaction-powered Supernovae2021

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

      The Astrophysical Journal

      Volume: 914 Pages: 64~64

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abfaf8

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Neutron conversion?diffusion: a new model for structured short gamma-ray burst jets compatible with GRB 1708172021

    • Author(s)
      Preau Edwan、Ioka Kunihito、Meszaros Peter
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 503 Pages: 2499~2513

    • DOI

      10.1093/mnras/stab652

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Statistical modelling of the cosmological dispersion measure2021

    • Author(s)
      Takahashi Ryuichi、Ioka Kunihito、Mori Asuka、Funahashi Koki
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 502 Pages: 2615~2629

    • DOI

      10.1093/mnras/stab170

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 超新星ニュートリノが観測されたときに必要な道具は揃っているか?2023

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      第9回超新星ニュートリノ研究会
  • [Presentation] 超新星爆発シミュレーションと元素合成2023

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      新学術領域「星・惑星形成」2022年度大研究会
  • [Presentation] 超新星ニュートリノから引き出す原始中性子星の物理量2022

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      第8回超新星ニュートリノ研究会
  • [Presentation] Unraveling the Supernova Interior with Super-Kamiokande2022

    • Author(s)
      Yudai Suwa
    • Organizer
      Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Probing mass and radius of neutron stars with supernova neutrinos2022

    • Author(s)
      Yudai Suwa
    • Organizer
      Symposium on Gravitational wave physics and astronomy: Genesis
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 超新星ニュートリノの最近の話題2022

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      高エネルギー宇宙物理学研究会2022
    • Invited
  • [Presentation] 地下からのマルチメッセンジャー観測で迫る超新星爆発の最深部2022

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      日本天文学会2022秋期年会
    • Invited
  • [Presentation] 超新星シミュレーションとマルチメッセンジャー天文学で読み解く中性子星2022

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      低エネルギー核物理と高エネルギー天文学で読み解く中性子星
    • Invited
  • [Presentation] Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande2021

    • Author(s)
      Yudai Suwa
    • Organizer
      Probe into core-collapse SuperNovae via Gravitational-Wave and neutrino signals
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超新星後期ニュートリノ放射の解析解2021

    • Author(s)
      諏訪雄大、原田了、中里健一郎、住吉光介
    • Organizer
      日本天文学会2021秋期年会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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