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2012 Fiscal Year Research-status Report

次世代宇宙論研究・将来観測計画に向けた超新星に至る進化・爆発機構の解明

Research Project

Project/Area Number 23740141
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

前田 啓一  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任准教授 (00503880)

Keywords光学赤外線天文学 / 理論天文学 / 輻射輸送 / 超新星 / 宇宙論
Research Abstract

Ia型超新星について、多次元爆発モデルに基づく輻射理論研究をさらに進めた。放射性元素の崩壊にともなう硬X線―軟γ線放射の理論予測を提出した(Maeda et al., 2012, ApJ, 760, 54; Summa et al., A&A, in press)。2015年打ち上げ予定のAstro-Hでの観測により、異なる理論モデルを区別できることを示した。
重力崩壊型超新星についても多次元輻射輸送研究を進めた(Rapoport, Sim, Maeda et al., ApJ, 759, 38)。観測的性質に視線方向依存性が現れる。これは今後大規模なサーベイデータと比較する基礎となる。
多波長研究として、超新星電波放射理論研究を行った(Maeda, 2012, ApJ, 758, 81; Maeda, 2013, ApJ, 762, 14; Maeda, 2013, ApJ, 762, L24)。超新星親星・爆発前の質量放出・爆発の性質を突き止める手法を提案した。逆コンプトン過程を考慮することで高エネルギー電子加速機構に迫る可能性を示し、ALMA望遠鏡によるToO観測が採択された。
すばる望遠鏡での観測も順調に進展している。本年度はその初期成果を投稿中である(Maeda et al., submitted)。
この他、以下のような成果をあげた。(1)ガンマ線バーストに伴う超新星の観測的研究(Bufano et al., 2012; Malandri et al., 2012)、(2)非常に明るい超新星の放射機構(Moriya & Maeda, 2012; Moriya et al., 2013)、(3)個々の超新星の理論・観測的研究(Bersten et al., 2012; Tanaka et al., 2012; Taddia et al., 2012)。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

Ia型超新星の多次元爆発モデルに基づいた輻射輸送計算が順調に進展している。特に今年度は高エネルギー(硬X線―軟γ線)放射の研究成果を発表し、これが2015年打ち上げ予定のAstro-Hにより検出が可能であることを明らかにした。これはIa型超新星からの放射性崩壊高エネルギー放射の世界発の直接検出につながることが期待され、Ia型超新星の爆発機構・元素合成の解明およびその宇宙論への応用の基礎の強化につながると期待される。重力崩壊型超新星においても(可視)多次元輻射輸送研究の初期成果を発表できた。
これらの理論研究と相補的な、可視―近赤外域における観測研究も順調に進展している。すばる望遠鏡に引き続き採択され実際に観測データが得られている。その一部の解析結果を現在投稿中である。
また、多波長研究の試みとして、電波域での理論研究を開始し、基本的な理論計算手法を確立することができた。これにより、超新星の親星や爆発の性質に制限をつける新たな手法を提案することができた。これにより、ALMA望遠鏡の観測提案が採択されるなど、当初の予想を大きく上回る発展を見せた。
以上、輻射理論研究・(可視―近赤外)観測研究が順調に進展しその成果の査読雑誌での発表が続いているのに加え、電波からγ線にわたる超新星からの放射の研究が大きく進展した。これは、当初の計画以上の進展といえる。

Strategy for Future Research Activity

引き続き、Ia型超新星および重力崩壊型超新星の輻射理論研究を進めていく。現在新たな理論モデルに基づく理論計算を遂行中である。2013年度は新たに今まで用いていたものより大規模な計算資源を確保することができたため、この研究をさらに大きく進展させることができると期待される。さまざまな親星質量や親星システムについてシステマティックな理論予測を提出していく。親星モデル・爆発モデルなどについて、これまで共同研究をすすめているMPAのグループ以外にもいくつかのグループとの共同研究を開始している。
多波長研究の側面として、2012年度の研究をさらに推し進め、新たなアイデア・観測提案を提出していく。ALMAにより採択されたToO観測を進めるほか、Chandra等にも観測提案を出しており、これをもって理論・観測両面から超新星の多波長研究を進めていく。
2012年度に、すばる望遠鏡による可視・近赤外観測データを多く取得することができた。この初期成果として、個々の超新星における観測結果の論文を現在投稿中であるが、さらに解析を進めIa型超新星の統計的サンプルに基づいた研究を進める。これをさらに爆発・輻射理論と比較しIa型超新星の爆発の性質と宇宙論への応用手法の研究を進める。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

複数の国際研究会に参加し、成果発表および共同研究の推進を行う。現在、テキサスでの超新星研究会(2013年4月)、中国での高エネルギー天体物理研究会(2013年4月)、イタリアでの多波長天文学研究会(2013年5月)から招待講演を依頼されており、これに参加する予定である。これらの費用を本研究費より支出する計画である。
また、本課題における資料収集や解析の補助を行う者に対し、謝金の支払を本研究費より行う(約20万円程度)。
このほか、書籍・コンピュータ周辺機器などの費用に加え、成果発表および研究打ち合わせのための国内旅費に本研究費を充てる。

  • Research Products

    (25 results)

All 2013 2012

All Journal Article (14 results) (of which Peer Reviewed: 13 results) Presentation (11 results) (of which Invited: 7 results)

  • [Journal Article] Young Supernovae as Experimental Sites to Study Electron Acceleration Mechanism2013

    • Author(s)
      前田 啓一
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 762 Pages: L24-28

    • DOI

      10.1088/2041-8205/762/2/L24

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Probing Shock Breakout and Progenitors of Stripped-Envelope Supernovae through Their Early Radio Emissions2013

    • Author(s)
      前田 啓一
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 762 Pages: 14-25

    • DOI

      10.1088/0004-637X/762/1/14

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gamma-ray diagnostics of Type Ia supernovae: Predictions of observables from three-dimensional modeling2013

    • Author(s)
      Summa, A., Ulyanov, A., Kromer, M., Boyer, S., Roepke, F.K., Sim, S.A., Seitenzahl, I.R., Fink, M., Mannheim, K., Pakmor, R., Ciaraldi-Schoolmann, F., Diehl, R., Maeda, K., Hillebrandt, W.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] SN 2009js at The Crossroads between Normal and Subluminous Type IIP Supernovae: Optical and Mid-Infrared Evolution2013

    • Author(s)
      Gandhi, P., Yamanaka, M., Tanaka, M., Nozawa, T., Kawabata, K.S., Saviane, I., Maeda, K., Moriya, T.J., Hattori, T., Sasada, M., Itoh, R.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 767 Pages: 166-180

    • DOI

      10.1088/0004-637X/767/2/166

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Light Curve Modeling of Superluminous Supernova 2006gy: Collision between Supernova Ejecta and A Dense Circumstellar Medium2013

    • Author(s)
      Moriya, T., Blinnikov, S., Tominaga, N., Yoshida, N., Tanaka, M., Maeda, K., Nomoto, K.
    • Journal Title

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      Volume: 428 Pages: 1020-1035

    • DOI

      10.1093/mnras/sts075

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prospect of Studying Hard X- and Gamma-Rays from Type Ia Supernovae2012

    • Author(s)
      前田 啓一、寺田 幸功、Dan Kasen、他
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 760 Pages: 54-62

    • DOI

      10.1088/0004-637X/760/1/54

  • [Journal Article] Injection and Acceleration of Electrons at A Strong Shock: Radio and X-ray Study of Young Supernova 2011dh2012

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 758 Pages: 81-89

    • DOI

      10.1088/0004-637X/758/2/81

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Theoretical Color-Velocity Correlation for Supernovae Associated with Gamma-Ray Bursts2012

    • Author(s)
      Rapoport, S., Sim, S.A., Maeda, K., Tanaka, M., Kromer, M., Schmidt, B., Nomoto
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 759 Pages: 38-47

    • DOI

      10.1088/0004-637X/759/1/38

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Supernova 2008J: early time observations of a heavily reddened SN 2002ic-like transient2012

    • Author(s)
      Taddia, F., et al.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics (Letters)

      Volume: 545 Pages: L7-14

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201220105

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Type IIb Supernova 2011dh from A Supergiant Progenitor2012

    • Author(s)
      Bersten, M.C., Benvenuto, O., Nomoto, K., Ergon, M., Folatelli, G., Sollerman, J., Botticella, M.T., Fraser, M., Kotak, R., Maeda, K., Ochner, P., Tomasella, L.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 757 Pages: 31-40

    • DOI

      10.1088/0004-637X/757/1/31

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Three-dimensional Explosion Geometry of Stripped-envelope Core-collapse Supernovae. I. Spectropolarimetric Observations2012

    • Author(s)
      Tanaka, M., Kawabata, K.S., Hattori, T., Mazzali, P.A., Aoki, K., Iye, M., Maeda, K., Nomoto, K., Pian, E., Sasaki, T., Yamanaka, M.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 754 Pages: 63-72

    • DOI

      10.1088/0004-637X/754/1/63

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Optical SN 2012bz Associated with the Long GRB 120422A2012

    • Author(s)
      Melandri, A., et al.
    • Journal Title

      Astronomy and Astrophysics

      Volume: 547 Pages: 82-88

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201219879

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A Dip after the Early Emission of Super-Luminous Supernovae: A Signature of Shock Breakout within Dense Circumsteller Media2012

    • Author(s)
      Moriya, T., Maeda, K.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 756 Pages: L22-25

    • DOI

      10.1088/2041-8205/756/1/L22

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Highly Energetic Expansion of SN 2010bh Associated with GRB 100316D2012

    • Author(s)
      Bufano, F., et al.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 753 Pages: 67-79

    • DOI

      10.1088/0004-637X/753/1/67

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 系外超新星からの非熱放射で探る宇宙線電子加速機構2013

    • Author(s)
      前田啓一
    • Organizer
      日本天文学会2013年度春季年会
    • Place of Presentation
      埼玉大学
    • Year and Date
      20130320-20130323
  • [Presentation] 超新星における放射性元素崩壊による高エネルギー放射とAstro-H2013

    • Author(s)
      前田 啓一, 寺田 幸功, 馬場 彩, 野本 憲一, 山口 弘悦, 玉川 徹
    • Organizer
      第13回高宇連研究会
    • Place of Presentation
      石川県文教会館
    • Year and Date
      20130304-20130306
  • [Presentation] A Multi-Frequency View on Supernovae as Gravitational Wave Sources2013

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Organizer
      gravitational wave astronomy
    • Place of Presentation
      Osaka City University, Japan
    • Year and Date
      20130301-20130302
  • [Presentation] Supernovae and possible neutron star-neutron star merger electromagnetic signatures2013

    • Author(s)
      前田啓一
    • Organizer
      コンパクト連星の合体と電磁波対応天体
    • Place of Presentation
      京都大学基礎物理学研究所
    • Year and Date
      20130214-20130215
    • Invited
  • [Presentation] Supernova Optical Observations and Theory2013

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Organizer
      IAU Symposium 296: Supernova Environmental Impacts
    • Place of Presentation
      Raichak, India
    • Year and Date
      20130107-20130111
    • Invited
  • [Presentation] Luminous Type IIn Supernova 2010jl2012

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Organizer
      Kavli IPMU Focus Week on Supernovae Near and Far
    • Place of Presentation
      Kavli IPMU, Kashiwa, Japan
    • Year and Date
      20121212-20121214
    • Invited
  • [Presentation] Origin of the Diversity of Type Ia Supernovae2012

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Organizer
      Supernovae, Dark Energy and Cosmology
    • Place of Presentation
      Kavli IPMU, Kashiwa, Japan
    • Year and Date
      20121120-20121121
    • Invited
  • [Presentation] Supernova Explpsion and Nucleosynthesis2012

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Organizer
      Tsinghua Transient Workshop 2012
    • Place of Presentation
      Tsinghua University, China
    • Year and Date
      20121105-20121109
    • Invited
  • [Presentation] Extragalactic Supernovae and Links to Supernova Remnants2012

    • Author(s)
      前田啓一
    • Organizer
      超新星と超新星残骸の融合研究会
    • Place of Presentation
      国立天文台
    • Year and Date
      20121015-20121017
    • Invited
  • [Presentation] Modeling non-thermal emissions from supernovae2012

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Organizer
      MPA/ESO/MPE/Excellence Cluster Universe Conference: Supernovae Illuminating the Universe: From Individuals to Populations
    • Place of Presentation
      Technical University, Germany
    • Year and Date
      20120910-20120914
  • [Presentation] Asymmetries and Reddening of Supernovae2012

    • Author(s)
      Maeda, K.
    • Organizer
      Workshop on CSM and Type Ia Supernovae
    • Place of Presentation
      Stockholm, Sweden
    • Year and Date
      20120831-20120831
    • Invited

URL: 

Published: 2014-07-24  

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