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多次元放射流体力学シミュレーションによる特異な超新星の研究

研究課題

研究課題/領域番号 19K14770
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関東京大学 (2022)
国立天文台 (2019-2021)

研究代表者

鈴木 昭宏  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (50647659)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2020年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
キーワード超新星 / ガンマ線バースト / 放射輸送 / 流体力学 / 大規模シミュレーション / 突発天体 / 超新星爆発 / シミュレーション / 大質量星 / 恒星進化 / 放射流体力学 / 流体シミュレーション
研究開始時の研究の概要

大きな星の死である超新星爆発の中でも、特に明るい電磁波放射を行う極超新星および超高輝度超新星について、放射流体力学シミュレーションに基づいた理論的研究を行う。
これらの明るい超新星がどのようにして光り輝いているのかについては、まだ謎が多く残されている。
シミュレーションに基づいた電磁波放射モデリングとこれらの超新星の観測的特徴の比較から、その起源を明らかにする。

研究成果の概要

本研究課題では、可視光突発天体の中でも特に明るく輝く天体の起源について理論的研究を推し進めた。超高輝度超新星と呼ばれる突発天体は、大質量星の重力崩壊によって起こる大爆発(重力崩壊型超新星)の中でも一際明るく輝く種族であり、その起源はまだ多くの謎に包まれている。本課題では多次元放射流体力学シミュレーションを実施することで、超新星爆発による噴出物が周囲にある物質と衝突することで明るい放射を説明するモデルや、爆発中心に残るコンパクト天体からのエネルギー注入によって輝くモデルについての多次元放射モデルを構築することに成功した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

宇宙に輝く天体の中には、突発天体と呼ばれる一時的に明るく輝き暗くなっていく種族が存在する。例えば重力崩壊型超新星は太陽の8-10倍以上の質量を持って生まれた星(大質量星)が進化の最終段階に爆発する現象である。重力崩壊型超新星の中でも近年注目されているのは、その明るさが通常の超新星の10-100倍にも達する超高輝度超新星で、その起源はまだ明らかでない。本研究では、スーパーコンピュータ上で多次元放射流体力学シミュレーションを実施することで、超高輝度超新星がどのように光るかを調べ、その多次元的な描像を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (31件)

すべて 2023 2022 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (23件) (うち国際学会 7件、 招待講演 5件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] バーミンガム大学(英国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Chemical Stratification in a Long Gamma-Ray Burst Cocoon and Early-time Spectral Signatures of Supernovae Associated with Gamma-Ray Bursts2022

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 925 号: 2 ページ: 148-148

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac3d8d

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Extremely Energetic Supernova Explosions Embedded in a Massive Circumstellar Medium: The Case of SN 2016aps2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Nicholl Matt、Moriya Takashi J.、Takiwaki Tomoya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 号: 1 ページ: 99-99

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd6ce

    • 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] Two-dimensional Radiation-hydrodynamic Simulations of Supernova Ejecta with a Central Power Source2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 号: 2 ページ: 217-217

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd54c

    • 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] A Systematic Study on the Rise Time - Peak Luminosity Relation for Bright Optical Transients Powered by Wind Shock Breakout2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Moriya Takashi J.、Takiwaki Tomoya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 899 号: 1 ページ: 56-56

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aba0ba

    • 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-dimensional Hydrodynamic Simulations of Supernova Ejecta with a Central Energy Source2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 880 号: 2 ページ: 150-150

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab2ad3

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Supernova Ejecta Interacting with a Circumstellar Disk. I. Two-dimensional Radiation-hydrodynamic Simulations2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Moriya Takashi J.、Takiwaki Tomoya
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 887 号: 2 ページ: 249-249

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab5a83

    • 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
  • [学会発表] ロングガンマ線バーストに付随する熱的コクーン放射の光度曲線モデリング2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Multi-dimensional radiation-hydrodynamics modelings of interaction-powered supernovae2023

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      Interacting supernovae
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 星周物質によるGRBジェットのmass-loadingと明るく短い可視光突発天体2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2022年秋季年会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 超新星をはじめとする 突発天体研究の広がり2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      第35回理論懇シンポジウム「理論天文学・宇宙物理学の広がり:さらなる発展に向けて」
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Radiation-hydrodynamics modelings of interaction-powered transients2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      Exploring the transient universe
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 多波長観測と数値シミュレーションから迫るGRBジェットの全体像2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      相対論的現象で探る宇宙の進化Ⅱ
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電磁波観測とシミュレーションから読み解く超新星の物理2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      重力波天文学時代における超新星研究
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] ジェット伝搬シミュレーションによるガンマ線バーストが付随する超新星の 高速エジェクタ成分の研究2022

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2022年春季年会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ロングガンマ線バーストを伴う超新星からの早期電磁波放射2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      第34回理論天文学宇宙物理学懇談会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] ロングガンマ線バーストを伴う超新星の早期観測とGRBジェット伝播シミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      YITP workshop「Extreme Outflows in Astrophysical Transients」
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 超新星や関連する突発天体現象からの電磁波放射と数値シミュレーション2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      国立天文台天文シミュレーションプロジェクト ユーザーズミーティング
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 中心エンジンモデルに基づいた超高輝度超新星の 2 次元輻射流体シミュレー ション2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2020年秋季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Light curve modeling of the extremely bright supernova 2016aps2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] ガンマ線バーストを伴う超新星の早期観測とGRBジェットシミュレーション2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      国立天文台研究会「星の錬金術から銀河考古学へ」
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Supernova ejecta colliding with a disk-like circum-stellar medium2020

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Moriya Takashi J.、Takiwaki Tomoya
    • 学会等名
      The Evolution of Massive Stars and Formation of Compact Stars: from the Cradle to the Grave
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 星周物質との相互作用で光る突発天体における最大光度と増光時間の関係2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏
    • 学会等名
      日本天文学会2020年春季年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Radiation hydrodynamic simulations of supernova ejecta interacting with circum-stellar disks2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Moriya Takashi J.、Takiwaki Tomoya
    • 学会等名
      Fifty-One Erg:an international workshop on the physics and observations of supernovae and supernova remnants
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Supernova ejecta with a powerful central engine2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
    • 学会等名
      Supernova Remnant II: an odyssey in space after stellar death
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Dynamical evolution of supernova ejecta with a central energy source2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
    • 学会等名
      High energy astrophysics Japan-Israel workshop
    • 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] 星周円盤と相互作用する超新星の2次元放射流体力学シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏、守屋尭、滝脇知也
    • 学会等名
      日本天文学会2019年秋季年会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Dynamical evolution of supernova ejecta with a central energy source2019

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
    • 学会等名
      Multi-Messenger Astrophysics in the Gravitational Wave Era
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 星周円盤と相互作用する超新星の2次元放射流体シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏、守屋尭、滝脇知也
    • 学会等名
      シミュレーションによる宇宙の基本法則と進化の解明に向けて
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 星周円盤と相互作用する超新星の2次元放射流体シミュレーション2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木昭宏、守屋尭、滝脇知也
    • 学会等名
      第32回理論懇シンポジウム「天文学・宇宙物理学の変遷と新時代の幕開」
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [備考] 星周物質と衝突して光る突発天体の系統的1次元輻射流体力学シミュレーション

    • URL

      https://sci.nao.ac.jp/main/en/articles/systematic-radiation-hydrodynamic-simulations-of-transients-powered-by-circum-stellar-interaction

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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