2020 Fiscal Year Research-status Report
元素合成およびX線・γ観測から迫る重力崩壊型超新星の爆発機構の解明
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20K03957
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| Research Institution | National Institute of Technology, Kumamoto College |
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Principal Investigator |
藤本 信一郎 熊本高等専門学校, 電子情報システム工学系CIグループ, 教授 (10342586)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 重力崩壊型超新星 / 元素合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、非対称ニュートリノ放射を伴う重力崩壊型超新星爆発における元素合成を、様々な質量をもつ親星に対して系統的に調査し、その結果を近い将来の超新星残骸のX線・γ線観測と比較することから、理論的に示唆された非対称ニュートリノ放射の有無を明らかにし、ニュートリノ非球対称度を推定することを目的としている。
令和2年度には、「令和2年度科学研究費助成事業（学術研究助成基金助成金）交付申請書: 9，補助事業期間中の研究実施計画」に記載した計画通り、研究代表者の先行研究 (Fujimoto & Nagakura, MNRAS488, L114-L118, 2019) で示唆されたニュートリノ非球対称度の上限値を確認するために、様々な質量の (太陽と同じ金属量をもつ) 計7つの親星および5つのニュートリノ非球対称度に対して、非対称ニュートリノ放射を伴う(軸対称を仮定した)2次元超新星爆発シミュレーションを行い、その結果に基づいて元素組成・放出量を先行研究と同様に計算した。それぞれのニュートリノ非球対称度に対して、様々な質量をもつ親星の超新星爆発放出ガスの組成を初期質量関数で重み付けて平均し、(太陽系の鉄族元素の主要な供給である)Ia型超新星の寄与を加えることにより、太陽系組成を理論的に見積もる。理論的な太陽系組成と実際の太陽系組成とを比較し、ニュートリノ非球対称度の上限を見積った。
上記の成果は、日本天文学会2020年秋期年会および研究会「星の錬金術から銀河考古学へ」にて口頭にて発表された(本報告書10．研究発表（令和2年度の研究成果）研究発表1件目、2件目])。さらに原著論文として2021年4月にMonthly Notices of the Royal Astronomical Society誌502号に掲載された(本報告書10．研究発表（令和2年度の研究成果）雑誌論文1件目)。
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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
令和2年度には、上記「研究実績の概要」に記載したように「令和２年度科学研究費助成事業（学術研究助成基金助成金）交付申請書：９，補助事業期間中の研究実施計画」に記載した計画に従って研究を遂行し、国内外の学会・研究会にて研究発表し、さらに論文として公表した。このため「おおむね順調に進展している」と自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度には、ニュートリノが球対称に放射する場合の重力崩壊型超新星爆発における元素合成を、様々な質量の親星に対して、系統的に研究する。2D超新星爆発および元素組成・放出量を計算する。この計算は、令和2年度に行った非球対称ニュートリノ放射の場合の計算結果および超新星・超新星残骸観測との比較のリファレンスモデルを定めるために、より多数(20個程度)の親星に対して、実施する。
次に、重力崩壊型超新星爆発の際に放出される核γ線・電子捕獲X線を見積もり、XRISM衛星やAMEGO衛星などの次世代X線・γ線望遠鏡での観測可能性を議論する。まずは球対称爆発モデル、次に2D爆発モデルに対して核γ線・電子捕獲X線を評価する。併せて、まずは球対称ニュートリノ放射の場合に、次に非球対称ニュートリノ放射の場合について、様々な質量の親星・少数のニュートリノ非球対称度に対して(軸対称の仮定を取り去った)3次元超新星爆発・元素合成計算を行い、2次元計算の結果と比較し、元素合成に対する軸対称性の影響を定性的・定量的に評価する。
令和4年度には、令和3年度に引き続き、まずは重力崩壊型超新星爆発の際に放出される核γ線・電子捕獲X線に関する研究を論文としてまとめる。次に3次元超新星爆発・元素合成計算を行う。特に個々の超新星残骸との比較を見据えた少数の親星・3つ程度のニュートリノ非球対称度に対して、計算を行い、研究成果を学会・研究会にて発表する。
最後に、令和2,3年度の研究から得られたNi/Fe・Zn/Fe比の理論値に対して、超新星残骸におけるNi/Fe・Zn/Fe比のXRISM衛星を用いた観測可能性を定量的に評価し、Ni/Fe・Zn/Fe比の観測提案を目指す。
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| Causes of Carryover |
コロナ禍の影響で参加を予定していた学会・研究会が中止もしくはオンラインでの開催になったために旅費の支出がなかったため。
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