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2022 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データが大幅に増加している。この増加したデータを基に、本研究では超新星爆発やガンマ線バーストの発生機構を迫るることを目指している。その中で、当該年度に得られた主な研究成果は以下の通りである。
1. 星が一生の最期に起こす超新星爆発に伴い放出されるニュートリノや重力波など、マルチメッセンジャー観測に向け計算が進展した。特にニュートリノについては、データ解析のためのパイプラインコードを新たに開発し、これまでにない精度での定量解析を可能とした。また、重力波に関しては、長時間にわたる計算を基にした固有モードの解析を実施し、これまでにない時間スケールで適用できる周波数変調を記述する関数を開発した。
2. 連星システム内で発生する超新星の直接シミュレーション用のコードを開発し、爆発後に形成されるコンパクト天体への物質の降着量を定量的に評価することができるようになった。また、コンパクト天体への降着がどのようにしてX線を放射するかについての計算も進んだ。
3. 白色矮星連星が合体することにより引き起こされる重力崩壊のシミュレーションを実行している。このシミュレーションでは、系統的に天体の初期質量や中心密度を変化させることで、どのような条件で天体が重力崩壊を起こすかを明らかにしている。さらに、この崩壊が引き起こす超新星爆発のエネルギーやエジェクタ質量の評価も行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

連星系と超新星にまつわる複数の論文が出版された。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を系統的に実施し、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

    (24 results)

All 2024 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (16 results) (of which Int'l Joint Research: 6 results,  Peer Reviewed: 16 results,  Open Access: 13 results) Presentation (6 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] Virginia Tech/Clarkson University/Penn State(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      Virginia Tech/Clarkson University/Penn State
  • [Int'l Joint Research] University of Bath(英国)

    • Country Name
      UNITED KINGDOM
    • Counterpart Institution
      University of Bath
  • [Journal Article] Off-axis MeV and very-high-energy gamma-ray emissions from structured gamma-ray burst jets2024

    • Author(s)
      Bosnjak Zeljka、Zhang B Theodore、Murase Kohta、Ioka Kunihito
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 528 Pages: 4307~4313

    • DOI

      10.1093/mnras/stae093

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Late Engine Activity in Neutron Star Mergers and Its Cocoon: An Alternative Scenario for the Blue Kilonova2024

    • Author(s)
      Hamidani Hamid、Kimura Shigeo S.、Tanaka Masaomi、Ioka Kunihito
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 963 Pages: 137

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad20d0

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Binary Interaction Can Yield a Diversity of Circumstellar Media around Type II Supernova Progenitors2024

    • Author(s)
      Matsuoka Tomoki、Sawada Ryo
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 963 Pages: 105

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad1829

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Self-consistent Conditions for <sup>26</sup>Al Injection into a Protosolar Disk from a Nearby Supernova2024

    • Author(s)
      Sawada Ryo、Taki Tetsuo、Kurokawa Hiroyuki、Suwa Yudai
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 963 Pages: 68

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad1e62

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Collective Thomson scattering in magnetized electron and positron pair plasma and the application to induced Compton scattering2024

    • Author(s)
      Nishiura Rei、Ioka Kunihito
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 109 Pages: 043048

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.109.043048

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A New Insight into Electron Acceleration Properties from Theoretical Modeling of Double-peaked Radio Light Curves in Core-collapse Supernovae2023

    • Author(s)
      Matsuoka Tomoki、Kimura Shigeo S.、Maeda Keiichi、Tanaka Masaomi
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 960 Pages: 70

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ad096c

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cocoon cooling emission in neutron star mergers2023

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

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 524 Pages: 4841~4866

    • DOI

      10.1093/mnras/stad1933

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Timing coincidence search for supernova neutrinos with optical transient surveys2023

    • Author(s)
      Heston Sean、Kehoe Emily、Suwa Yudai、Horiuchi Shunsaku
    • Journal Title

      Physical Review D

      Volume: 107 Pages: 123034

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.123034

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] External Inverse-compton and Proton Synchrotron Emission from the Reverse Shock as the Origin of VHE Gamma Rays from the Hyper-bright GRB 221009A2023

    • Author(s)
      Zhang B. Theodore、Murase Kohta、Ioka Kunihito、Song Deheng、Yuan Chengchao、Meszaros Peter
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal Letters

      Volume: 947 Pages: L14

    • DOI

      10.3847/2041-8213/acc79f

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [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
  • [Presentation] Probing supernova interiors with neutrinos2024

    • Author(s)
      Yudai Suwa
    • Organizer
      UGAP2024
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 超新星ニュートリノの定量解析に基づく距離推定2024

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      第10回超新星ニュートリノ研究会
  • [Presentation] Simulating Supernova Explosions and the Future Multi-messenger Observations2023

    • Author(s)
      Yudai Suwa
    • Organizer
      SuperVirtual 2023
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ニュートリノを軸とした超新星マルチメッセンジャー観測に向けて2023

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      マルチメッセンジャー天文学の展開
    • Invited
  • [Presentation] 原始中性子星から中性子星へ:クラスト形成はいつ起こるのか?2023

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      日本天文学会2023秋期年会
  • [Presentation] 中性子星の磁場はどう決まっているのか?をクラスト形成時間から考えてみる2023

    • Author(s)
      諏訪雄大
    • Organizer
      ~中性子星の観測と理論~研究活性化ワークショップ 2023

URL: 

Published: 2024-12-25  

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