2022 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, 人間力創成教育院, 教授 (20280935)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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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。
2022年度は、ブラックホールの形成に伴うジェット状の超新星爆発の２次元シミュレーションを行い、元素合成の特徴を見出すことに焦点を当てた。爆発の親星としては、金属量ゼロで初期質量が太陽の40倍という大質量星を採用した。シミュレーションでは、ジェットのエネルギーと巾をパラメータとし、ジェットが親星の中を伝搬しつつ元素合成を行う過程を計算し、次の量のエネルギー依存性を調べた。(1) 爆発によって放出される質量とブラックホールとなる質量、(2) 56Ni の生成量、(3) Sc-Ti-V の生成量の相関、(4) Zn/Fe比。同じエネルギーの爆発では、１次元球対称の爆発モデルと比べると、56Niの生成量やZn/Fe比は大きな値が得られる。特に金属欠乏星 HE1327+2326の紫外線観測で得られた大きなZn/Fe 比が得られたことは、この星の元素組成に対するジェット状の爆発の寄与を強く示唆するものである。初代星の質量、回転、爆発メカニズムの解明に重要な手がかりが得られた。
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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
２次元の流体計算コードを特殊相対性理論のコードに拡張することに成功した。その結果、光速に近い速度を持つような高いエネルギーの爆発とそれに伴う元素合成のシミュレーションを行うことが可能になった。
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| Strategy for Future Research Activity |
ブラックホールの形成に伴うジェット状の爆発のシミュレーションを、他の親星に対しても行い、元素合成の特徴と金属欠乏銀河の化学組成の観測量との比較を行う。特に金属欠乏銀河の大きなFe/O 比、小さなS/O, Ar/O比の起源の解明によって、初代星の超新星爆発が、重力崩壊型か電子陽電子生成型かを明らかにすることを目ざす。
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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。次年度は国際会議が開催されれば出席・発表のための旅費、数値シミュレーションの増強のための物品費の使用を計画する。
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