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相対論的輻射流体計算による重力崩壊型超新星爆発からの早期高エネルギー放射の解明

研究課題

研究課題/領域番号 14J10618
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分補助金
応募区分国内
研究分野 天文学
研究機関京都大学

研究代表者

鈴木 昭宏  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2014-04-25 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード輻射流体力学 / 放射輸送 / 衝撃波 / 超新星爆発 / ガンマ線バースト / 重力崩壊型超新星 / 輻射輸送 / 高エネルギー放射 / 突発天体 / 突発天体現象
研究実績の概要

本年度は、これまでに行ってきた研究の成果を論文にまとめ発表することに注力した。成果は大きく分けて3つあり、1.超新星ショックブレイクアウトの2次元輻射流体シミュレーション、2.低光度ガンマ線バーストの光度曲線モデル、3.中心エンジン駆動超新星の多次元モデル、である。
まず、超新星ショックブレイクアウトとは、重力崩壊型超新星の最初期に付随する明るいUV/X線バーストである。この現象は大質量星の鉄コアが崩壊することで発生した衝撃波が星表面を突き抜けることで起こる。これまでの超新星ショックブレイクアウトに関する理論研究は球対称1次元を仮定したものがほとんどであったが、本研究により初めてショックブレイクアウト時の2次元シミュレーションが行われ、球対称モデルとの比較がなされた。その結果、多次元効果はショックブレイクアウト放射を暗く、長くする可能性があることが分かった。
また、低光度ガンマ線バーストは、ガンマ線バーストの中でも暗いものである。一つの有望なシナリオとして、厚い星周物質で囲まれた大質量星が爆発した際に、相対論的な速度で伝搬する衝撃波が星周物質からブレイクアウトすることでX線やガンマ線を放射するというものがある。このシナリオに基づいて、超新星エジェクタによって駆動され、星周物質中を伝搬する衝撃波の運動を記述する準解析的モデルを構築し、光度曲線を計算した。その結果、このモデルで知られている低光度ガンマ線バースト(GRB 060218)の光度変化がよく説明できることが分かった。
最後に、超高輝度超新星を説明するシナリオとして、何らかの中心エンジンが超新星エジェクタを明るく光らせるというものがある。このシナリオに関して、2次元の相対論的流体シミュレーションを行い、その結果、中心エンジンからのエネルギー注入による超新星エジェクタ内での物質混合が非常に重要な役割を果たす可能性を指摘した。

現在までの達成度 (段落)

28年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

28年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(3件)
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて 2017 2016 2015 2014

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 5件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Hydrodynamical interaction of mildly relativistic ejecta with an ambient medium2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Suzuki, Keiichi Maeda, Toshikazu Shigeyama
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 834 号: 1 ページ: 32-32

    • DOI

      10.3847/1538-4357/834/1/32

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Supernova ejecta with a relativistic wind from a central compact object: a unified picture for extraordinary supernovae2017

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Suzuki, Keiichi Maeda
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 466 号: 3 ページ: 2633-2657

    • DOI

      10.1093/mnras/stw3259

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 2D Radiation-hydrodynamic Simulations of Supernova Shock Breakout in Bipolar Explosions of a Blue Supergiant Progenitor2016

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Suzuki, Keiichi Maeda, Toshikazu Shigeyama
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 825 号: 2 ページ: 92-92

    • DOI

      10.3847/0004-637x/825/2/92

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Linear Growth of the Kelvin-Helmholtz Instability with an Adiabatic Cosmic-ray Gas2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Suzuki, Hiroyuki R. Takahashi, Takahiro Kudoh
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 787 号: 2 ページ: 169-179

    • DOI

      10.1088/0004-637x/787/2/169

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Dynamical Evolution of an Ultra-relativistic Fireball Colliding with a Freely Expanding Gas2014

    • 著者名/発表者名
      Akihiro Suzuki, Toshikazu Shigeyama
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 796 号: 1 ページ: 30-42

    • DOI

      10.1088/0004-637x/796/1/30

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 中心エンジンによって駆動される超新星の放射効率2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      2017年日本天文学会春季年会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2017-03-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 超新星ショックブレイクアウト研究の現状2017

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      木曽広視野サーベイと京都3.8m即時分光によるタイムドメイン天文学の推進
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2017-02-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 中心エンジンからのエネルギー注入のある超新星エジェクタの進化2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      第29回理論天文学懇談会シンポジウム「重力が織りなす宇宙の諸階層」
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-12-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 中心天体からのエネルギー注入のある超新星エジェクタの2次元特殊相対論的流体シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      2016年日本天文学会秋季年会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2016-09-14
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2D radiation hydrodynamic simulations of supernova shock breakout2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      Many riddles about core-collapse supernovae: 1Bethe and and beyond
    • 発表場所
      自然科学研究機構国立天文台三鷹キャンパス
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 準相対論的な速度で自由膨張するエジェクタと星周物質との流体力学的相互作用2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2016春季年会
    • 発表場所
      首都大学東京南大沢キャンパス
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超新星shock breakoutの2次元輻射流体シミュレーション2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      平成27年度天文シミュレーションプロジェクトユーザーズミーティング
    • 発表場所
      国立天文台水沢キャンパス
    • 年月日
      2016-01-28
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Breakout Emission from an Ultra-relativisic Fireball Colliding with a Freely Expanding Gas2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      6th Fermi symposium
    • 発表場所
      Sheraton Pentagon City
    • 年月日
      2015-11-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超新星shock breakoutの2次元輻射流体シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      理論天文学研究会2015
    • 発表場所
      静岡県伊豆の国市,大仁ホテル
    • 年月日
      2015-10-27
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 超新星shock breakoutの2次元輻射流体シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2015秋季年会
    • 発表場所
      甲南大学
    • 年月日
      2015-09-09
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Successful/failed GRB jets and explosive nucleosynthesis2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      GRB workshop 2015
    • 発表場所
      理化学研究所
    • 年月日
      2015-08-31
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 低光度ガンマ線バーストの流体モデルと爆発的元素合成2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2015年春季年会
    • 発表場所
      大阪大学
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 低光度ガンマ線バーストのジェットモデルと爆発的元素合成2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      第27回理論懇シンポジウム
    • 発表場所
      国立天文台三鷹キャンパス
    • 年月日
      2014-12-24 – 2014-12-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Hydrodynamical models for low-luminosity GRBs and relativistic SNe2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      Swift: 10 Years of Discovery
    • 発表場所
      Rome, Italy
    • 年月日
      2014-12-02 – 2014-12-05
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 低光度ガンマ線バーストのジェットモデルと濃い星周物質との相互作用2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2014年秋季年会
    • 発表場所
      山形大学
    • 年月日
      2014-09-11 – 2014-09-13
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Supernova shock breakout and related topics2014

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      超新星・ガンマ線バースト研究会2014
    • 発表場所
      理化学研究所和光キャンパス
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-27
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書

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公開日: 2015-01-22   更新日: 2024-03-26  

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