2021 Fiscal Year Research-status Report
Properties of Supernova Explosions of First Stars and Connections to Blackhole Formation as Gravitational Wave Sources
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20K04024
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 客員上級科学研究員 (90110676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 知治 中部大学, 工学部, 教授 (20280935)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 初代星 / 超新星 / ブラックホール / 重力波 / 元素の起源 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙の初代星がどのような典型的な質量を持ち、どのような超新星爆発を起こして元素合成をしたかを解明することは、現在の天文学の最も重要な課題の一つである。本研究では、重力波で観測されている質量の大きいブラックホールと高度に明るく輝く新しいタイプの超新星とが、初代星の正体とその爆発の手がかりを提供しているというアイデアに基づき、これらのブラックホールや特異な超新星の親星の性質を明らかにし、初代星の質量と進化を解明することを目的とした。
2021年度は、次の点の解明に焦点を当てた。LIGO/VIRGO によって推定されたブラックホールの質量の中で、一例、理論値の上限より大きいものが報告されている。これは、ブラックホールの質量のmass-gap の予測と矛盾しているように見える。そこで、原子核反応の不定性、特に炭素とヘリウムの融合で酸素をつくる反応の不定性がどの程度星の進化に影響を与えるかを研究し、星が重力崩壊する段階の構造に大きな影響を与えることを見出した。これは、ヘリウム燃焼の後に生成される炭素の量が、その後の炭素殻燃焼の強さに大きな影響を与えるためであることが分かった。したがって、初代星の進化と重力崩壊の帰結、元素合成がその質量にどのように依存するかは、原子核反応の不定性を十分に考慮した研究を必要とする。特に、電子対生成不安定に起因する超新星爆発の質量範囲が変化すると、初代星からの鉄の放出量が変化し、銀河の化学進化のモデルに大きな影響を与える。こうした新たな研究課題が明確になった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
LIGO/VIRGO による重力波の観測によって、ブラックホールの質量が理論値の上限より大きいものが存在することが報告された。このような、ブラックホールの質量に関する理論と観測の不一致が明らかになったことが理論研究を加速させた。
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| Strategy for Future Research Activity |
原子核反応の不定性、特に炭素とヘリウムの融合で酸素をつくる反応の不定性が星の進化に影響し、重力崩壊する段階の構造に大きな影響を与えることが明らかになったので、この効果がブラックホールの質量の上限値にどの程度影響するか、観測値を説明するには、どの程度の変化が必要かを研究する。
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| Causes of Carryover |
新型コロナ・ウイルスの蔓延により、出席・発表を予定していた国際会議の開催が中止となったため。次年度の国際会議出席は少数に止め、数値シミュレーションによる結論の増強のための物品費の使用を計画する。
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