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大質量連星系中の超新星爆発が引き起こす様々な現象

研究課題

研究課題/領域番号 16J07613
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 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理(理論)
研究機関早稲田大学

研究代表者

平井 遼介  早稲田大学, 理工学術院, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2016-04-22 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2016年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード超新星爆発 / 連星進化 / 流体シミュレーション / 自己重力数値計算 / コンパクト連星形成
研究実績の概要

今年度は以下の2種類の研究を行った。
(1)昨年度はiPTF13bvnという超新星の親星の形成シナリオとして伴星がブラックホールであったという新たな説を提唱した。そして伴星として十分な質量のブラックホールが適切な距離に存在していた場合に主星がiPTF13bvnの観測的特徴を全て満たすような星に進化するということを示した。しかし、このシナリオはそもそも適切な質量で適切な距離にブラックホールが存在していたという大きな仮定に基づいている。今年度はこのブラックホールが形成される前段階の進化経路を調べる研究を行った。その結果、70太陽質量以上の星が15太陽質量程度の星と連星を組み、共通外層状態を経ることでiPTF13bvnの親星を作る条件を満たすような連星に進化する可能性があることがわかった。このことはiPTF13bvnの親星が非常に特殊な進化経路を経て進化したことを示唆しており、Ib型超新星で親星が発見された例が他にないことと矛盾しない。
(2)今年度後半は研究計画の通り、大質量連星系内における超新星爆発が伴星に及ぼす影響の系統的調査を行った。昨年度開発した新たな流体シミュレーションコードを用いて様々な質量、半径、構造を持った星を様々な連星軌道に置き、超新星爆風が伴星に衝突するシミュレーションを行った。そして、爆風が伴星に与えた運動量、剥ぎ取れた質量、伴星表面に降着する伴星由来の物質の量などを見積もり、そのパラメータ依存性を探った。先行研究では連星軌道や星の質量に対する依存性は調べられていたが、星の構造が結果に大きく影響すると予想されていた。本研究で星の構造に対する依存性を探ったことで具体的な運動量輸送や質量剥ぎ取りの物理的理解が深まった。

現在までの達成度 (段落)

29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

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 2件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 5件)

  • [国際共同研究] California Institute of Technology/Columbia University/Center for Computational Astrophysics(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] The origin of the possible massive black hole in the progenitor system of iPTF13bvn2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hirai
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 469 号: 1 ページ: L94-L98

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slx062

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Formation scenario of the progenitor of iPTF13bvn revisited2017

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hirai
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 466 号: 4 ページ: 3775-3783

    • DOI

      10.1093/mnras/stw3321

    • 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] Formation pathway of Population III coalescing binary black holes through stable mass transfer2017

    • 著者名/発表者名
      Kohei Inayoshi, Ryosuke Hirai, Tomoya Kinugawa and Kenta Hotokezaka
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 印刷中

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hyperbolic Self-Gravity Solver for Large Scale Hydrodynamical Simulations2016

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Hirai, Hiroki Nagakura, Hirotada Okawa and Kotaro Fujisawa
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 93 号: 8 ページ: 083006-083006

    • DOI

      10.1103/physrevd.93.083006

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 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] iPTF13bvnの連星親星モデルの再検証2017

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      日本天文学会2017年春季年会
    • 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] BH-NS binary formation in iPTF13bvn2017

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      Ultra-Luminous X-ray Source 研究会 - 多波長で探る降着系の統一描像 -
    • 発表場所
      宇宙科学研究所
    • 年月日
      2017-03-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Revisiting the Formation Scenario of the Progenitor of iPTF13bvn2017

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      Molecule-type Workshop on "Transient Universe in the Big Survey Era: Understanding the Nature of Astrophysical Explosive Phenomena"
    • 発表場所
      基礎物理学研究所
    • 年月日
      2017-01-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] iPTF13bvnの親星系に存在するブラックホールの起源について2017

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      日本天文学会2018年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Formation Scenario of the Progenitor of iPTF13bvn2017

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      FOE17 Fifty-One Erg
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The binary companion to the progenitor of iPTF13bvn2017

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      Ringberg Workshop on "The Progenitor-Supernova-Remnant Connection"
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] iPTF13bvnの連星親星モデル2016

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      第29回 理論懇シンポジウム
    • 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] 超新星iPTF13bvnの連星親星モデル2016

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      連星系・変光星・低温度星研究会 2016
    • 発表場所
      慶應大学
    • 年月日
      2016-10-29
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 流体力学シミュレーションにおける高速自己重力計算手法の提案2016

    • 著者名/発表者名
      平井遼介、長倉洋樹、大川博督、藤澤幸太郎
    • 学会等名
      日本天文学会2016年秋季年会
    • 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] 自己重力流体シミュレーションにおける高速 自己重力計算手法2016

    • 著者名/発表者名
      平井遼介、長倉洋樹、大川博督、藤澤幸太郎
    • 学会等名
      第46回 天文・天体物理若手 夏の学校
    • 発表場所
      信州・戸倉上山田温泉 ホテル圓山荘
    • 年月日
      2016-07-26
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Lessons on binary star evolution from iPTF13bvn2016

    • 著者名/発表者名
      平井遼介
    • 学会等名
      2nd NAOJ-ECT* Workshop on "Many Riddles About Core-Collapse Supernovae: 1 Bethe and Beyond"
    • 発表場所
      国立天文台
    • 年月日
      2016-06-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2016-05-17   更新日: 2024-03-26  

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