新星からIa型超新星へ--連星系理論の精密化

• 研究課題/領域番号: 15K05026
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 加藤 万里子 慶應義塾大学, 理工学部(日吉), 教授 (50185873)
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: 新星 / 連星系 / 超新星 / 白色矮星 / Ｘ線 / 新星爆発 / 回帰新星 / 連星系の進化

研究成果の概要

新星の光度曲線は加藤の新星風理論で記述できる。これに基づき光度曲線解析の手法を独自に開発し、多数の新星の白色矮星の質量等を求めた。また色等級図上の進化には共通点があることを発見し、それを用いて距離と星間吸収を求めた。回帰新星 M31N 2008-12a(Ia型超新星の親天体候補）の毎年の爆発を国際共同観測で詳細に解析した。また質量が増加している白色矮星は、定期的にヘリウム核燃焼による爆発をおこし、そのさいシリコンなどの重元素が合成される。このような天体が超新星爆発をおこすと、爆発の初期に観測される高速吸収線が説明できることを理論的に示した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Ia型超新星は爆発時に鉄をまきちらし宇宙の元素組成の進化に大きく寄与する天体である。また宇宙の加速膨張を検出する決め手になった天体でもある。このように重要な天体であるが、そのIa型超新星の爆発直前の天体（親天体）はいまだに確定していない。本研究は新星と回帰新星の理論的・観測的研究をおこない、連星系中の白色矮星がどのように重くなり爆発に至るかの道筋を理論的に緻密においかけて、Ia型超新星についての理解を深めるものである。

研究成果

• [国際共同研究] San Diego University/Embry-Riddle Aeronautical University/Pennsylvania State University(米国)
• [国際共同研究] Liverpool John Moores University/Lancaster University(英国)
• [国際共同研究] Indian Institute of Astrophysics(インド)
• [国際共同研究] Xinjiang Astronomical Observatory(中国)
• [国際共同研究] Academy of Science/Carles University/University of Opava(チェコ)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] ＣＳＩＣ/ＥＳＡＣ/ＩＡＣ(スペイン)
• [国際共同研究] Ｌｉｖｅｒｐｏｏｌ Ｊ． Ｍ Ｕｎｉｖ/Ｕ． Ｌｅｉｃｅｓｔｅｒ/Ｌａｎｃａｓｔｅｒ Ｕ．(英国)
• [国際共同研究] ＡＩＡＳ/Ｃｈｓｒｌｅｓ Ｕ．(チェコ)
• [国際共同研究] ＩＭＡＰＰ(オランダ)
• [国際共同研究] Ｕ．Ｉｌｌｉｎｏｉ/ＡＭＮＨ/ＬＣＯＧＴＮ(米国)
• [国際共同研究]
• [国際共同研究] Institut de Ciencies de l'espai/ESAC(スペイン)
• [国際共同研究] リバプール大学(英国)
• [国際共同研究] サンディアゴ州立大学(米国)
• [雑誌論文] The UBV color evolution of classical novae III. Time-stretched color-magnitude diagram of novae in outburst (2019)
  • 著者名/発表者名: Hachisu, I. and Kato, M.
  • 雑誌名: Ａｓｔｒｏｐｈｙｓical Ｊｏｕｒｎａｌ, Suppliment 巻: 241 号: 1 ページ: 1-67
  • DOI: 10.3847/1538-4365/ab0202
  • 査読あり
• [雑誌論文] Breaking the habit - the peculiar 2016 eruption of the unique recurrent nova M31N 2008-12a (2018)
  • 著者名/発表者名: Henze, M., Darnley, M.J., Williams, S.C., Kato,M., Hachisu, I., Amupama,G.C., Arai, A., Boyd, D, Burke,D., Cialdullo, R., Chineti, K., Cook,L.M., Erdman, P, Gao, X,Harris,B.,Hartmann,D.H., Hontoch, K.Chuck, J. et al.
  • 雑誌名: Ａｓｔｒｏｐｈｙｓical Ｊｏｕｒｎａｌ 巻: 857 ページ: 1-42
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A Light-curve Analysis of Gamma-ray Nova V959 Mon -- Distance and White Dwarf Mass (2018)
  • 著者名/発表者名: Hachisu, I. and Kato, M.
  • 雑誌名: Ａｓｔｒｏｐｈｙｓical Ｊｏｕｒｎａｌ 巻: 858 号: 2 ページ: 1-16
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aabee0
  • 査読あり
• [雑誌論文] A light curve analysis of recurrent and very fast novae in our Galaxy, Magellanic Clouds, and M31 (2018)
  • 著者名/発表者名: Hachisu, I. and Kato, M.
  • 雑誌名: Ａｓｔｒｏｐｈｙｓical Ｊｏｕｒｎａｌ, Suppliment 巻: 237 号: 1 ページ: 1-51
  • DOI: 10.3847/1538-4365/aac833
  • 査読あり
• [雑誌論文] Production of Silicon on Mass Increasing White Dwarf -- Possible Origin of High-Velocity-Features in Type Ia Supernova (2018)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Saio, H., and Hachisu, I.
  • 雑誌名: Ａｓｔｒｏｐｈｙｓical Ｊｏｕｒｎａｌ 巻: 863 号: 2 ページ: 1-19
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aad327
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Millennium-long Evolution of the 1 yr Recurrence Period Nova - Search for Any Indication of the Forthcoming He Flash (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato Mariko、Saio Hideyuki、Hachisu Izumi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 844 号: 2 ページ: 143-143
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aa7c5e
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Self-consistent Model for a Full Cycle of Recurrent Novae - Wind Mass-loss Rate and X-Ray Luminosity (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato Mariko、Saio Hideyuki、Hachisu Izumi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 838 号: 2 ページ: 153-153
  • DOI: 10.3847/1538-4357/838/2/153
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The UBV Color Evolution of Classical Novae. II. Color--Magnitude Diagram (2016)
  • 著者名/発表者名: Hachisu, Izumi; Kato, Mariko
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Supplement Series 巻: 223 号: 2 ページ: 1-62
  • DOI: 10.3847/0067-0049/223/2/21
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Shortest recurrence periods of forced novae (2016)
  • 著者名/発表者名: Hachisu, I., Saio, H., and Kato, M.
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 824 号: 1 ページ: 1-10
  • DOI: 10.3847/0004-637x/824/1/22
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] X-ray flashes in recurrent novae (2016)
  • 著者名/発表者名: Kato, M., Saio, H., Henze, M., J-W. Ness, J.P. Osborne, K.L. Page, M.J. Darnley, M.F. Bode, A. W. Shafter, M. Hernanz, N. Gehrels
  • 雑誌名: Astrophys. J. 巻: 830 号: 1 ページ: 1-12
  • DOI: 10.3847/0004-637x/830/1/40
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] M31N 2008-12a - the remarkable recurrent nova in M31: Pan-chromatic observations of the 2015 eruption (2016)
  • 著者名/発表者名: Darnley, M.J., Henze, M. F. Bode, I. Hachisu, M. Hernanz, K. Hornoch, R. Hounsell,
  • 雑誌名: Astrophys, J. 巻: 833 号: 2 ページ: 1-38
  • DOI: 10.3847/1538-4357/833/2/149
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Light curve analysis of neon novae (2016)
  • 著者名/発表者名: Izumi Hachisu and Mariko Kato
  • 雑誌名: Astrophysica Journal 巻: 816 号: 1 ページ: 26-26
  • DOI: 10.3847/0004-637x/816/1/26
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Multi-wavelength light curve model of the one-year recurrence period nova M31N2008-12a (2015)
  • 著者名/発表者名: Mariko Kato, Hideyuki Saio, and Izumi Hachisu
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 808 号: 1 ページ: 52-52
  • DOI: 10.1088/0004-637x/808/1/52
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A remarkable recurrent nova in M 31: Discovery and optical/UV observations of the predicted 2014 eruption (2015)
  • 著者名/発表者名: M. J. Darnley, M. Henze, Ｉ．Ａ．Ｓｔｅｅｌｅ，Ｍ．Ｆ．Ｂｏｄｅ，Ｖ．Ａ．Ｒ Ｍ．Ｒｉｂｅｉｒｏ，Ｐ．Ｒｏｄｒｉｇｅｚ－Ｇｉｌ，Ａ．Ｗ．Ｓｈａｆｔｅｒ，Ｓ．Ｃ．Ｗｉｌｌｉａｍｓ，Ｄ．Ｂａｅｒ，Ｉ．Ｈａｃｈｉｓｕ，Ｍ．Ｈｅｒｎａｎｚ，Ｋ．Ｈｏｒｎｏｃｈ，Ｒ．Ｈｏｕｎｓｅｌｌ，Ｍ．Ｋａｔｏ，＆ ９ ａｕｔｈｏｒｓ
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 580 ページ: A45-A45
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201526027
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A remarkable recurrent nova in M 31: The predicted 2014 outburst in X-rays with Swift (2015)
  • 著者名/発表者名: M. Henze, J.-U. Ness, M. J. Darnley, M. F. Bode, S. C. Williams, A. W. Shafter, G. Sala,
  • 雑誌名: Astronomy and Astrophysics 巻: 580 ページ: A46-A46
  • DOI: 10.1051/0004-6361/201526028
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [学会発表] A Millenium-long evolution of a very short recurrence period nova - 1500 outbursts until He ignition (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato, M.
  • 学会等名: WS on M31N 2008-12a
  • 発表場所: バルセロナ（スペイン）
  • 年月日: 2017-03-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Recurrent novae and long-term evolution of mass-accreting WDs-toward the accurate mass retention efficiency (2017)
  • 著者名/発表者名: Kato, Mariko
  • 学会等名: The Golden Age of Cataclysmic-Variables and Related Objects IV
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] １年周期の回帰新星 M31N 2008-12a (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤万里子
  • 学会等名: 連星系・変光星・低温度星研究会
  • 発表場所: 横浜市（慶應義塾大学来往舎）
  • 年月日: 2016-10-30
• [学会発表] Current theoretical understanding of M31N 2008-12a (2016)
  • 著者名/発表者名: 加藤万里子
  • 学会等名: nova WS
  • 発表場所: バルセロナ（スペイン）
  • 年月日: 2016-03-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ｔｈｅｏｒｙ ｏｆ ｃｌａｓｓｉｃａｌ ｎｏｖａｅ (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤万里子
  • 学会等名: The golden age of chatacrismic variables and related object
  • 発表場所: パレルモ（イタリア）
  • 年月日: 2015-09-07
  • 国際学会 / 招待講演