星周ダスト放射をプローブとしたIa型超新星の起源解明

• 研究課題/領域番号: 17K14253
• 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: 京都大学 (2019); 広島大学 (2017-2018)
• 研究代表者: 山中 雅之 京都大学, 理学研究科, 特定准教授 (50645512)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円); 2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2018年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
• キーワード: Ia型超新星 / 光近赤外線天文学 / 中小口径望遠鏡 / 超新星 / せいめい望遠鏡 / かなた望遠鏡 / 光赤外線大学間連携 / 超新星爆発 / 親星 / 赤外放射 / 星周物質 / 降着説 / 光学赤外観測 / 宇宙物理 / 宇宙科学 / 天文 / 光学赤外線天文学

研究成果の概要

Ia型超新星においては、爆発する元の星の正体が明らかになっていない。本研究においては通常の恒星、あるいは赤色巨星からの降着によって白色矮星が限界質量付近に到達したときに爆発に至る「降着説」の検証を行った。星周ダストからの赤外放射を捉えるべく、広島大学かなた望遠鏡および可視近赤外線観測装置HONIRを用いて近傍Ia型超新星の観測を実施した。Ia型超新星をサブクラスに寄らず３年間で10天体程度の追観測を実施した。また、2018年度からは京都大学せいめい望遠鏡を用いて観測を実施し、あるIa型超新星について親星システムに制限を与えることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

Ia型超新星の親星は、連星系をなす白色矮星が有力な候補であるが、どのような過程を経て爆発に至るかわかっていない。恒星かあるいは赤色巨星の伴星から質量降着によって限界質量に至る「降着説」か、２つの白色矮星が衝突合体し一気に限界質量を越える「合体説」か明らかではない。近年、我々は親星シナリオに制限を与えうる強力な手法を提示した。「降着説」に基づけば爆発に至るまでの間、伴星由来の降着ガスが一部連星系から放出されダストが形成されることが期待される。星周ダストは超新星からの放射を受け、赤外放射を起こす。これを観測によって捉えることで放出ガスの物理量に制限を与えることができると期待される。

研究成果

• [国際共同研究] Indian Institute of Astrophysics(インド)
• [雑誌論文] SN 2019ein: New Insights into the Similarities and Diversity among High-velocity Type Ia Supernovae (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawabata Miho、Maeda Keiichi、Yamanaka Masayuki、Nakaoka Tatsuya、Kawabata Koji S.、Adachi Ryo、Akitaya Hiroshi、Burgaz Umut、Hanayama Hidekazu、Horiuchi Takashi、Hosokawa Ryohei、Iida Kota、Imazato Fumiya、Isogai Keisuke、Jiang Ji-an、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 893 号: 2 ページ: 143-143
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab8236
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] On the observational behaviour of the highly polarized Type IIn supernova SN 2017hcc (2019)
  • 著者名/発表者名: Kumar, B., Eswaraiah, C., Singh, A., Sahu, D. K., Anupama, G. C., Kawabata, K. S., Yamanaka, M., Otsubo, I., Pandey, S. B., et al.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 488 号: 3 ページ: 3089-3099
  • DOI: 10.1093/mnras/stz1914
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SN 2018hna: 1987A-like Supernova with a Signature of Shock Breakout (2019)
  • 著者名/発表者名: Singh, A., Sahu, D. K., Anupama, G. C., Kumar, B., Kumar, H., Yamanaka, M., Baklanov, P. V., Tominaga, N., Blinnikov, S. I., Maeda, K., et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters, Volume 882, Issue 2, article id. L15, 7 pp. (2019). 巻: 882 号: 2 ページ: 15-22
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab3d44
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] SN 2017czd: A Rapidly Evolving Supernova from a Weak Explosion of a Type IIb Supernova Progenitor (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka, Tatsuya; Moriya, Takashi J.; Tanaka, Masaomi; Yamanaka, Masayuki; Kawabata, Koji S.; Maeda, Keiichi; Kawabata, Miho; Kawahara, Naoki; Itagaki, Koichi; Ouchi, Ryoma; Blinnikov, Sergei I.; Tominaga, Nozomu; Uemura, Makoto
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 875 号: 1 ページ: 76-87
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0dfe
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Extended optical/NIR observations of Type Iax supernova 2014dt: Possible signatures of a bound remnant (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, Miho; Kawabata, Koji S.; Maeda, Keiich; Yamanaka, Masayuki; Nakaoka, Tatsuya; Takaki, Katsutoshi; Fukushima, Daiki; Kojiguchi, Naoto; Masumoto, Kazunari; Matsumoto, Katsura; Akitaya, Hiroshi; Itoh, Ryosuke, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 6 ページ: 111-132
  • DOI: 10.1093/pasj/psy116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Polarization as a probe of dusty environments around Type Ia supernovae: radiative transfer models for SN 2012dn (2018)
  • 著者名/発表者名: Nagao, Takashi; Maeda, Keiichi; Yamanaka, Masayuki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 476 ページ: 4806-4813
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 光赤外線大学間連携による超新星の追観測： 極超新星におけるヘリウムの発見 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中雅之
  • 雑誌名: 天文月報 巻: 111 ページ: 172-179
  • オープンアクセス
• [学会発表] 近傍に現れた特異なIa型超新星SN 2019mujの可視・近赤外線観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 川端美穂, 前田啓一, 山中雅之 (京都大), 中岡竜也, 川端弘治 (広島大), 他光赤外線大学間連携メンバー
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] せいめい・かなたによる近傍銀河に現れたCa-rich transient SN 2019ehkの観測 (2020)
  • 著者名/発表者名: 中岡竜也, 川端弘治 (広島大), 前田啓一, 山中雅之, 川端美穂 (京都大), 田中雅臣 (東北大), 冨永望 (甲 南大), 守屋尭 (国立天文台), かなた観測チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2020年春季年会
• [学会発表] 速い速度進化を示す Ia 型超新星 SN 2019ein の爆発初期からの観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 川端美穂, 山中雅之, 前田啓一, 磯貝桂介, 田口健太 (京都大), 中岡竜也, 木村浩輝, 高木健吾, 川端弘治 (広島大), 長尾崇史 (ESO), 高木聖子 (北海道大), 田中雅臣 (東北大), 諸隈智貴,Jian Jiang(東京大), 他
  • 学会等名: 日本天文学会2019年秋季年会
• [学会発表] 光赤外線大学間連携による爆発後450日間のIIP型超新星SN 2017eawの観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 山中雅之, 中岡竜也, 川端美穂, 長木舞子, 河原直貴, 大坪一輝, 木村浩輝, 安部太晴, 山崎優衣奈, 川端 弘治 (広島大学), 諸隈智貴 (東京大学), 伊藤亮介, 村田勝寛 (東京工業大学), 今井正尭, 高木聖子 (北 海道大学), 他
  • 学会等名: 日本天文学会2019年春季年会
• [学会発表] 光赤外線大学間連携による IIP 型超新星 SN 2017eaw の追観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 山中雅之, 中岡竜也, 川端美穂, 河原直貴, 長木舞子, 安部太晴, 川端弘治 (広島大学), 諸隈智貴 (東京 大学), 伊藤亮介, 村田勝寛 (東京工業大学), 今井正尭, 高木聖子 (北海道大学), 高橋隼, 本田敏志, 大島 誠人, Stefan Baar, 高山正輝, 斎藤智樹 (兵庫県立大学), 森鼻久美子 (名古屋大学), 斉藤嘉彦 (情報通 信研究機構), 他
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 極めて短いプラトーを持つ特異な超新星 SN 2017czd の測光分光観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 中岡竜也, 川端弘治, 山中雅之, 川端美穂, 河原直貴 (広島大), 前田啓一 (京都大), 田中雅臣, 守屋尭 (国 立天文台), 冨永望 (甲南大)、かなた観測チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 河原直貴, 山中雅之, 川端弘治, 中岡竜也, 川端美穂 (広島大)、前田啓一 (京都大), かなた望遠鏡チーム (2018)
  • 著者名/発表者名: Ca-rich トランジェント iPTF15eqv の可視近赤外測光分光観測
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] 減光速度の大きな極超新星 SN 2014as の測光分光観測 (2018)
  • 著者名/発表者名: 大坪一輝, 山中雅之, 川端弘治, 高木勝俊, 中岡竜也, 川端美穂, 河原直貴 (広島大学), 前田啓一 (京都 大学)
  • 学会等名: 日本天文学会2018年春季年会
• [学会発表] OISTER Follow-up Observations of the bright Type IIP supernova SN 2017eaw (2018)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka, Masayuki; Nakaoka, Tatsuya; Kawabata, Miho; Kawahara, Naoki; Chogi, Maiko; Abe, Taisei; Kawabata, Koji; Morokuma, Tomoki; et al.
  • 学会等名: American Astronomical Society, AAS Meeting #231
  • 国際学会
• [学会発表] Optical and near-infrared study of the Ca-rich transient iPTF15eqv in the early phase (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawahara, Naoki; Yamanaka, Masayuki; Kawabata, Koji; Nakaoka, Tatsuya; Kawabata, Miho; Maeda, Keiichi; Takaki, Katsutoshi; Akitaya, Hiroshi; Itoh, Ryosuke; Moritani, Yuki; Uemura, Makoto; Yoshida, Michitoshi
  • 学会等名: American Astronomical Society, AAS Meeting #231
  • 国際学会
• [備考] 重力波天体が放つ光を初観測 －日本の望遠鏡群が捉えた重元素の誕生の現場－
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/hasc/news/42167
• [備考] 直径100mの気球で天体からの硬X線の偏光情報を世界初検出
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/hasc/news/41171