2016 Fiscal Year Research-status Report
超新星の観測と理論へ向けた大質量星進化データベースの開発
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26400271
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
吉田 敬 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (80374891)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
梅田 秀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60447357)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 大質量星 / 超新星 / 元素の起源 / ニュートリノ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は12-20太陽質量の星が超新星爆発を起こす数日前から放出する超新星前兆ニュートリノについてスペクトルの時間進化や観測可能性について調べた。我々は、数100pc程度の近傍で超新星爆発が起きた場合には計画中のJUNOなど大型液体シンチレーション型のニュートリノ検出器を用いることでニュートリノ検出率の時間変化から超新星爆発直前の星の内部構造の進化を観測できる可能性があることを示した。また、Gdを加えたHyper-Kamiokandeにおいても後発シグナルを用いることで同様にニュートリノ検出率から星の内部構造の進化を観測しうることを示した。
我々は中性子星との連星系に存在する1.45, 1.5太陽質量の軽いCO星が進化したultra-stripped超新星における元素合成について調べている。我々は進化したCO星について２次元超新星爆発のシミュレーションを行い、星の超新星ejectaの最深部から外層までの物質中で起こる元素合成を計算した。ejectaの最深部の熱環境の不定性を考慮したところ、ultra-stripped超新星の光度曲線はSN 2005ekなどの短時間で減光する超新星の光度曲線を再現しうることがわかった。また、これらの超新星からは1st r-process elementsを含む質量数90程度までの元素が生成される可能性があることを示した。
我々は現在、広い質量範囲における大質量星の系統的な計算を行なっており、テスト計算の結果を超新星前兆ニュートリノに応用した。そして、200pc程度の距離で超新星爆発が起こる場合のKamLANDなどのニュートリノ検出器による観測数を見積もった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ultra-stripped超新星における元素合成については論文を投稿し、現在査読中である。超新星爆発シミュレーションから得られる超新星ejectaの最深部における組成の不定性について議論する必要が生じ当初の予定よりも時間がかかった。査読においても組成の不定性について指摘されたため追加計算を行った。
大質量星の系統的な進化計算については35-80太陽質量の星の進化の計算が困難を極めた。水素燃焼後、星が赤色巨星から水素外層を失いWolf-Rayet星に進化する時に星の外層の構造が大きく変化する。この時、計算に多くの時間がかかると同時に数値計算が難しくなる。この進化を計算するために多くの試行錯誤が必要となった。今年になってようやくこの質量範囲の星について赤色巨星からWolf-Rayet星への進化を計算できるようになった。星の進化計算については大質量星の最終進化における対流と超新星で生成される元素の組成との関係についても調べる必要がある。これについてはまだ調べていないため2017年度に調べる。
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| Strategy for Future Research Activity |
ultra-stripped超新星における元素合成の研究については現在論文の投稿中である。査読者のコメントを元に論文受理のための修正を行なっている。
大質量星の進化の系統的な研究については、これまでに確立した計算手法を用いて鉄コアができる最も軽い星から数100太陽質量程度に至るまでの広い質量範囲の非回転星、回転星における進化を計算する。まずは標準的なモデルでこの広い質量範囲の大質量星の重力崩壊に至る進化を計算する。そして、最終進化における対流の扱い方の不定性に対する超新星元素合成によって生成される元素組成の依存性について調べる。このようにして得られた大質量星の進化過程と超新星爆発直前の星の構造と組成分布をデータベースとして公開する。
計算された大質量星の最終進化を用いて超新星前兆ニュートリノのスペクトルの時間変化の星の質量に対する依存性を調べる。この時に、電子陽電子対生成に加えて新たに電子捕獲反応によるニュートリノ生成を考慮する。そして、数100pc程度の近傍で超新星爆発が起こる時にKamLAND、JUNO、Gdを入れたSuper-Kamiokande、Hyper-Kamiokandeによって超新星前兆ニュートリノとして検出される数の時間変化を計算する。この結果を元に、超新星前兆ニュートリノが観測された場合に観測結果から星の内部構造の進化や星の質量に関するどのような情報を得られうるかを議論する。
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| Causes of Carryover |
今年度はおおよそ当初の予算通りに予算執行を行なった。次年度使用額の大部分は前年度の未使用額に相当する。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度は研究経過を元に他の研究者と議論したり研究成果を国内外の研究会で発表するため旅費を使用する。簡単な解析と研究発表で用いるためのコンピュータおよびそれに関連する物品を購入するために物品費を計上する。また、結果を学会誌に投稿するための投稿料を計上する。
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Research Products
(13 results)
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[Presentation] Explosive nucleosynthesis in ultra-stripped supernovae2016
Author(s)
Takashi Yoshida, Yudai Suwa, Hideyuki Umeda, Masaru Shibata, Koh Takahashi
Organizer
Long-term and Nishinomiya-Yukawa memorial workshop on "Nuclear Physics, Compact Stars, and Compact Star Mergers 2016"
Place of Presentation
京都大学基礎物理学研究所 (京都府京都市)
Year and Date
2016-10-17 – 2016-11-18
Int'l Joint Research
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