Simulation of multicolor light curves and spectra for the first supernovae in the Universe: from superluminous to faint supernovae

• 研究課題/領域番号: 16K17658
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: TOLSTOV ALEXEY 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任研究員 (30729546)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2017年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: First supernovae / superluminous supernovae / photometry / identification / detectability / First stars / Pop III supernovae / radiation hydrodynamics / numerical simulations

研究成果の概要

本研究の主目的は、宇宙初期の初代星・低金属量星の起こす超新星爆発を将来観測で検出するために必要な、光度曲線とスペクトルのテンプレートを計算することである。初代星起源の超新星爆発の検出は、初代銀河の形成、宇宙初期の再電離及び化学元素汚染、さらに超巨大ブラックホールの起源を探る上で貴重な手がかりとなる。この目的を達成するために、様々な性質の低金属量星起源の重力崩壊型超新星爆発モデルについて多色光度曲線の計算を行った。計算の結果、高度曲線が平坦になるプラトーフェーズで見られる特徴的な色進化が、将来観測で初代星・低金属量星起源の超新星爆発を検出する決め手となりうることが分かった。

研究成果

• [雑誌論文] Core-Collapse Supernovae in the Early Universe: Radiation Hydrodynamics Simulations of Multicolor Light Curves (2017)
  • 著者名/発表者名: Tolstov Alexey、Nomoto Ken’ichi、Tominaga Nozomu、Ishigaki Miho、Blinnikov Sergei、Suzuki Tomoharu
  • 雑誌名: The Lives and Death-Throes of Massive Stars, Proceedings of the International Astronomical Union 巻: Volume 12, Issue S329 号: S329 ページ: 451-451
  • DOI: 10.1017/s174392131700254x
  • 国際共著
• [雑誌論文] Radiation Hydrodynamical Models for Type I Superluminous Supernovae: Constraints on Progenitors and Explosion Mechanisms (2017)
  • 著者名/発表者名: Nomoto Ken’ichi、Tolstov Alexey、Sorokina Elena、Blinnikov Sergei、Bersten Melina、Suzuki Tomoharu
  • 雑誌名: The Lives and Death-Throes of Massive Stars, Proceedings of the International Astronomical Union 巻: Volume 12, Issue S329 号: S329 ページ: 39-43
  • DOI: 10.1017/s174392131700343x
  • 国際共著
• [雑誌論文] A new, faint population of X-ray transients (2017)
  • 著者名/発表者名: Bauer, F.E., et al. (12/25 authors)
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 467 号: 4 ページ: 4841-4857
  • DOI: 10.1093/mnras/stx417
  • 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] Ultraviolet Light Curves of Gaia16apd in Superluminous Supernova Models (2017)
  • 著者名/発表者名: Tolstov Alexey、Zhiglo Andrey、Nomoto Ken’ichi、Sorokina Elena、Kozyreva Alexandra、Blinnikov Sergei
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 845 号: 1 ページ: L2-L2
  • DOI: 10.3847/2041-8213/aa808e
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Photometric Identification of Population III Core-Collapse Supernovae: Multicolor Light Curve Simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Tolstov, Alexey; Nomoto, Ken'ichi; Tominaga, Nozomu; Ishigaki, Miho N.; Blinnikov, Sergey; Suzuki, Tomoharu
  • 雑誌名: JPS Conference Proceedings 巻: 14 ページ: 020602-020602
  • DOI: 10.7566/jpscp.14.020602
  • 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] Pulsational Pair Instability Model for Superluminous Supernova PTF12dam: Interaction and Radioactive Decay (2017)
  • 著者名/発表者名: Tolstov, A., Nomoto, K., Blinnikov, S., Sorokina, E., Quimby, R., Baklanov, P.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 835 号: 2 ページ: 266-266
  • DOI: 10.3847/1538-4357/835/2/266
  • 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] Multicolor Light Curve Simulations of Population III Core-Collapse Supernovae: From Shock Breakout to 56Co Decay (2016)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov, Ken'ichi Nomoto, Nozomu Tominaga,Miho N. Ishigaki, Sergey Blinnikov, Tomoharu Suzuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 821 号: 2 ページ: 124-124
  • DOI: 10.3847/0004-637x/821/2/124
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Supernovae from 8-12 solar mass stars: multicolor light curve simulations (2018)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: 660. Wilhelm und Else Heraeus-Seminar "Supernovae - From Simulations to Observations and Nucleosynthetic Fingerprints”, Physikzentrum
  • 国際学会
• [学会発表] The first supernovae in the early Universe: radiation hydrodynamics simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: Deciphering the violent universe
  • 国際学会
• [学会発表] Scenarios of superluminous supernovae in radiation hydrodynamics simulations (2017)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: Workshop “Theories of Astrophysical Big Bangs”
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Ultraviolet emissions from superluminous supernovae: CSM vs. PISN vs. Magnetar (2017)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: Stellar Evolution, Supernova and Nucleosynthesis Across Cosmic Time
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Superluminous supernova models: from X-ray to near-infrared photometry (2017)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: Workshop on the progenitor-supernova-remnant connection Ringberg
  • 国際学会
• [学会発表] Population III core-collapse supernovae: numerical simulations of multicolor light curves (2016)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: 2nd NAOJ-ECT Workshop on Many Riddles About Core-Collapse Supernovae: 1 Bethe and Beyond
  • 発表場所: NAOJ, Mitaka, Tokyo
  • 国際学会
• [学会発表] Photometric identification of Population III core-collapse supernovae: multicolor light curve simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: First Stars V
  • 発表場所: Stadthalle of Heidelberg, Heidelberg, Germany
  • 国際学会
• [学会発表] Multicolor light curves simulations of Population III core-collapse supernovae: from shock breakout to 56Co decay (2016)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos XIV
  • 発表場所: Toki Messe, Niigata, Japan
  • 国際学会
• [学会発表] Core-Collapse Supernovae in the Early Universe: Radiation Hydrodynamics Simulations of Multicolor Light Curves (2016)
  • 著者名/発表者名: Alexey Tolstov
  • 学会等名: 10th IAU Symposia on Massive stars
  • 発表場所: Spencer on Byron Hotel, Auckland, NZ
  • 国際学会
• [備考] IPMU Press Release
  • URL: https://www.ipmu.jp/en/20170907_Gaia16apd
• [備考] Kavlli IPMU News (IPMU Press Release)
  • URL: http://www.ipmu.jp/en/20160711-BlueAndMetal