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回転の影響を考慮した宇宙初期の超巨大質量星の研究

研究課題

研究課題/領域番号 17K05380
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
研究機関東京大学

研究代表者

梅田 秀之  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60447357)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2017年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
キーワード超巨大質量星 / 超巨大ブラックホール / 初代星 / 初代星形成 / 回転星 / 初代星の進化 / ニュートリノ / 重力波 / 超大質量星 / ニュートリノ背景放射 / 第一世代星 / 超巨大星 / 自転星の進化 / 天文 / 宇宙物理
研究成果の概要

まず自転する超巨大星の進化を計算する星のコードを開発することに成功し、その結果を2020~2021年に査読誌に掲載した。また一般相対論的な流体力学計算コードも開発した。それは1次元のものであるので、極めて低速回転しており、球対称近似でも問題のないケースの計算を行い、Nagele他(2021)として査読誌に掲載した。この研究では重力崩壊、ブラックホール形成、そして崩壊に伴うニュートリノ放出の光度曲線を計算した。特に超巨大星の星の崩壊に伴うニュートリノ放出時には比較的低密度であるにも関わらず、ニュートリノのトラップ 現象が発生することを初めて示した点は新しい結果であった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

宇宙初期に形成される可能性のある超大質量星は、現在、天文学、宇宙物理学の分野で極めて多くの研究者が興味を持っている、銀河中心にある超巨大ブラックホール形成の謎を解く鍵となると考えられている。本研究はそのような超大質量星の進化や重力崩壊を詳しく計算した研究であり、そのような計算を詳しく行なっている研究は世界にもほとんどない。本研究結果は超巨大ブラックホールの種となり得る、ブラックホールの初期条件を与える意義のある研究である。

報告書

(6件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (42件)

すべて 2022 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (29件) (うち国際共著 22件、 査読あり 29件、 オープンアクセス 16件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 6件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] Max Plank Institute for Grav. Phys.(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] Stellar Models of Betelgeuse Constrained Using Observed Surface Conditions2022

    • 著者名/発表者名
      Luo Tianyin、Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi、Takahashi Koh
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 927 号: 1 ページ: 115-115

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac4f5f

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High-entropy ejecta plumes in Cassiopeia A from neutrino-driven convection2021

    • 著者名/発表者名
      Sato Toshiki、Maeda Keiichi、Nagataki Shigehiro、Yoshida Takashi、Grefenstette Brian、Williams Brian J.、Umeda Hideyuki、Ono Masaomi、Hughes John P.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 592 号: 7855 ページ: 537-540

    • DOI

      10.1038/s41586-021-03391-9

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] On the population III binary black hole mergers beyond the pair-instability mass gap2021

    • 著者名/発表者名
      Hijikawa Kotaro、Tanikawa Ataru、Kinugawa Tomoya、Yoshida Takashi、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 505 号: 1 ページ: L69-L73

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slab052

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Population III binary black holes: effects of convective overshooting on formation of GW1905212021

    • 著者名/発表者名
      Tanikawa Ataru、Kinugawa Tomoya、Yoshida Takashi、Hijikawa Kotaro、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 505 号: 2 ページ: 2170-2176

    • DOI

      10.1093/mnras/stab1421

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A three-dimensional hydrodynamics simulation of oxygen-shell burning in the final evolution of a fast-rotating massive star2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Takashi、Takiwaki Tomoya、Aguilera-Dena David R、Kotake Kei、Takahashi Koh、Nakamura Ko、Umeda Hideyuki、Langer Norbert
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 506 号: 1 ページ: 20-20

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slab067

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutrino emission from the collapse of 10^4 M Population III supermassive stars2021

    • 著者名/発表者名
      Nagele Chris、Umeda Hideyuki、Takahashi Koh、Yoshida Takashi、Sumiyoshi Kohsuke
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 508 号: 1 ページ: 828-841

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2592

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-dimensional Hydrodynamics Simulations of Precollapse Shell Burning in the Si- and O-rich Layers2021

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Takashi、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei、Takahashi Koh、Nakamura Ko、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 号: 1 ページ: 44-44

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd3a3

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Three-flavor collective neutrino conversions with multi-azimuthal-angle instability in an electron-capture supernova model2021

    • 著者名/発表者名
      Zaizen Masamichi、Horiuchi Shunsaku、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei、Yoshida Takashi、Umeda Hideyuki、Cherry John F.
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 103 号: 6 ページ: 063008-063008

    • DOI

      10.1103/physrevd.103.063008

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hydrodynamic simulations unravel the progenitor-supernova-remnant connection in SN 1987A2020

    • 著者名/発表者名
      Orlando S.、Ono M.、Nagataki S.、Miceli M.、Umeda H.、Ferrand G.、Bocchino F.、Petruk O.、Peres G.、Takahashi K.、Yoshida T.
    • 雑誌名

      Astronomy & Astrophysics

      巻: 636 ページ: A22-A22

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201936718

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Subsolar Metallicity Progenitor for Cassiopeia A, the Remnant of a Type IIb Supernova2020

    • 著者名/発表者名
      Sato Toshiki、Yoshida Takashi、Umeda Hideyuki、Nagataki Shigehiro、Ono Masaomi、Maeda Keiichi、Hirai Ryosuke、Hughes John P.、Williams Brian J.、Maeda Yoshitomo
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 893 号: 1 ページ: 49-49

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab822a

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] First detection of X-ray line emission from Type IIn supernova 1978K with XMM-Newton’s RGS2020

    • 著者名/発表者名
      Chiba Yuki、Katsuda Satoru、Yoshida Takashi、Takahashi Koh、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 印刷中 号: 2

    • DOI

      10.1093/pasj/psz148

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutrino halo effect on collective neutrino oscillation in iron core-collapse supernova model of a 9.6 Msun star2020

    • 著者名/発表者名
      Zaizen Masamichi、Cherry John F.、Takiwaki Tomoya、Horiuchi Shunsaku、Kotake Kei、Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi
    • 雑誌名

      Journal of Cosmology and Astroparticle Physics

      巻: 2020 号: 06 ページ: 011-011

    • DOI

      10.1088/1475-7516/2020/06/011

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Fitting formulae for evolution tracks of massive stars under extreme metal-poor environments for population synthesis calculations and star cluster simulations2020

    • 著者名/発表者名
      Tanikawa Ataru、Yoshida Takashi、Kinugawa Tomoya、Takahashi Koh、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 495 号: 4 ページ: 4170-4191

    • DOI

      10.1093/mnras/staa1417

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The final fate of supermassive M ~ 5×10^4Msun Pop III stars: explosion or collapse?2020

    • 著者名/発表者名
      Nagele Chris、Umeda Hideyuki、Takahashi Koh、Yoshida Takashi、Sumiyoshi Kohsuke
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 496 号: 2 ページ: 1224-1231

    • DOI

      10.1093/mnras/staa1636

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Pulsational Pair-instability and the Mass Gap of Population III Black Holes: Effects of Overshooting2020

    • 著者名/発表者名
      Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi、Nagele Chris、Takahashi Koh
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 905 号: 2 ページ: L21-L21

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abcb96

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Matter Mixing in Aspherical Core-collapse Supernovae: Three-dimensional Simulations with Single-star and Binary Merger Progenitor Models for SN 1987A2020

    • 著者名/発表者名
      Ono Masaomi、Nagataki Shigehiro、Ferrand Gilles、Takahashi Koh、Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi、Orlando Salvatore、Miceli Marco
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 888 号: 2 ページ: 111-111

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab5dba

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The Rate of iPTF 14gqr like Ultra-stripped Supernovae and Binary Evolution Leading to Double Neutron Star Formation2019

    • 著者名/発表者名
      Hijikawa Kotaro、Kinugawa Tomoya、Yoshida Takashi、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 882 号: 2 ページ: 93-93

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab321c

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-, Two-, and Three-dimensional Simulations of Oxygen-shell Burning Just before the Core Collapse of Massive Stars2019

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Takashi、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei、Takahashi Koh、Nakamura Ko、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 881 号: 1 ページ: 16-16

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2b9d

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The evolution towards electron capture supernovae: the flame propagation in collapsing oxygen-neon cores2019

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Koh、Sumiyoshi Kohsuke、Yamada Shoichi、Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 871 号: 2 ページ: 153-153

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aaf8a8

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Stellar Yields of Rotating First Stars. II. Pair-instability Supernovae and Comparison with Observations2018

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Koh、Yoshida Takashi、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 857 号: 2 ページ: 111-111

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aab95f

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Neutrino-nucleus reactions on O16 based on new shell-model Hamiltonians2018

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Toshio、Chiba Satoshi、Yoshida Takashi、Takahashi Koh、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Physical Review C

      巻: 98 号: 3

    • DOI

      10.1103/physrevc.98.034613

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Collective neutrino oscillations and detectabilities in failed supernovae2018

    • 著者名/発表者名
      Zaizen Masamichi、Yoshida Takashi、Sumiyoshi Kohsuke、Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 98 号: 10 ページ: 103020-103020

    • DOI

      10.1103/physrevd.98.103020

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] On the minimum mass of neutron stars2018

    • 著者名/発表者名
      Suwa Yudai、Yoshida Takashi、Shibata Masaru、Umeda Hideyuki、Takahashi Koh
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 481 号: 3 ページ: 3305-3312

    • DOI

      10.1093/mnras/sty2460

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A progenitor model of SN 1987A based on the slow-merger scenario2017

    • 著者名/発表者名
      Urushibata Takaki、Takahashi Koh、Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 473 号: 1 ページ: L101-L105

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slx166

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Explosive nucleosynthesis of ultra-stripped Type Ic supernovae: application to light trans-iron elements2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Takashi、Suwa Yudai、Umeda Hideyuki、Shibata Masaru、Takahashi Koh
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 471 号: 4 ページ: 4275-4285

    • DOI

      10.1093/mnras/stx1738

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Gravitational collapse of rotating supermassive stars including nuclear burning effects2017

    • 著者名/発表者名
      Uchida Haruki, Shibata Masaru, Yoshida Takashi, Sekiguchi Yuichiro, Umeda Hideyuki
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 96 号: 8

    • DOI

      10.1103/physrevd.96.083016

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Neutrino Emissions in All Flavors up to the Pre-bounce of Massive Stars and the Possibility of Their Detections2017

    • 著者名/発表者名
      Kato Chinami、Nagakura Hiroki、Furusawa Shun、Takahashi Koh、Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi、Ishidoshiro Koji、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 848 号: 1 ページ: 48-48

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa8b72

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Ideal engine durations for gamma-ray-burst-jet launch2017

    • 著者名/発表者名
      Hamidani Hamid、Takahashi Koh、Umeda Hideyuki、Okita Shinpei
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 469 号: 2 ページ: 2361-2379

    • DOI

      10.1093/mnras/stx987

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Nucleosynthesis in Spherical Explosion Models of Core-Collapse Supernovae2017

    • 著者名/発表者名
      Umeda Hideyuki、Yoshida Takashi
    • 雑誌名

      Handbook of Supernovae

      巻: - ページ: 1753-1770

    • DOI

      10.1007/978-3-319-21846-5_76

    • ISBN
      9783319218458, 9783319218465
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 重力波観測を用いた Population III の初期質量観測への制限2022

    • 著者名/発表者名
      聖川昂太郎、谷川衝、衣川智弥、梅田秀之 (東京大学)、吉田敬 (京都大学)
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Evidence for GR Induced Explosions in Supermassive Population III Stars2019

    • 著者名/発表者名
      Chris Nagele, Hideyuki Umeda, Koh Takahashi, Takashi Yoshida, Kohsuke Sumiyoshi
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会 2019 @名古屋
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Massive star evolution: Our recent works2019

    • 著者名/発表者名
      Hideyuki Umeda
    • 学会等名
      Collaborative Meeting on Supernova Remnants between Japan and USA
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Collective neutrino oscillations and matter effects in failed supernova2019

    • 著者名/発表者名
      M. Zaizen, T. Yoshida, K. Sumiyoshi, H. Umeda
    • 学会等名
      Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research 2019
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] ダークマター・バリオン相対速度による初代星形成と星質量分布2019

    • 著者名/発表者名
      Y. Shen, K. Kanaoka, S. Hirano, H. Umeda
    • 学会等名
      日本天文学会2019年春季年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] A Progenitor model of SN1987A2018

    • 著者名/発表者名
      H. Umeda
    • 学会等名
      STARS Birth & Death
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multidimensional simulations for the last minutes of massive star evolution2018

    • 著者名/発表者名
      T. Yoshida, K. Nakamura, K. Kotake, H. Umeda, K. Takahashi,
    • 学会等名
      Deciphering multi-Dimensional Nature of core-collapse Supernovae via Gravitational-wave and neutrino signatures (SNeGWv2018)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] T. Yoshida, K. Takahashi, H. Umeda, K. Ishidoshiro2018

    • 著者名/発表者名
      Neutrinos from Presupernova Stars
    • 学会等名
      15 the International Symposium on Nuclei in the Cosmos XV
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 超音速ガス流による初代星の集団形成の長時間進化シミュレーション2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kanaoka, S. Hirano, Y. Shen, H. Umeda
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2018 @ 茨城
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] Explosive nucleosynthesis of Type Ic ultra-stripped supernovae2017

    • 著者名/発表者名
      Yoshida Takashi
    • 学会等名
      Physics of Core-Collapse Supernova and Compact Star Formations
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Failed Supernovaにおけるニュートリノ振動2017

    • 著者名/発表者名
      財前真理
    • 学会等名
      日本天文学会2017年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] Pair-instability supernova"から放出されるニュートリノの観測可能性2017

    • 著者名/発表者名
      藤本空
    • 学会等名
      日本天文学会2017年秋季年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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