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連星白色矮星合体残骸の進化計算と探査観測

研究課題

研究課題/領域番号 20K04010
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分16010:天文学関連
研究機関東北大学 (2021-2022)
東京大学 (2020)

研究代表者

樫山 和己  東北大学, 理学研究科, 准教授 (10785744)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
キーワード白色矮星 / M型星 / 時間領域天文学 / 晩期型星 / 連星白色矮星 / 可視光測光探査
研究開始時の研究の概要

連星白色矮星の合体残骸は、銀河系外の突発現象、また、銀河系内の特異なコンパクト星の起源候補として、天文学・宇宙物理学の様々な文脈で重要な天体である。しかし、合体後約1万年以内、熱核進化タイムスケールの合体残骸については理論、 観測の両面で謎が多く、ミッシングリンクとなっている。本研究では、2019年4月に発見が報告された合体残骸の候補、J 005311を足がかりに、磁気回転駆動風の効果を取り入れた合 体残骸の進化計算とTomo-e Gozenカメラを用いた白色矮星のsub-minute変動探査観測の二本柱で、合体後約1万年以内の連星白色矮星合体残骸の進化とその多様性を詳らかにする。

研究成果の概要

木曽シュミット望遠鏡に搭載されたTomo-e Gozenカメラを用いて、白色矮星を含む恒星からの秒スケールの変動現象の探査を実施、その動画データから恒星の測光ライトカーブを取得、解析を行うパイプラインを構築した。特に、従来の探査観測では検出が難しかったM型星からの高輝度秒スケールフレアを22発検出することに成功した(Aizawa et al. 2022)。
連星白色矮星合体残骸の理論研究として、合体白色矮星の測光ライトカーブの理論テンプレートの作成し、ZTF J1901などに適応、内部磁場や磁気圏構造について新たな制限を加えた(Suto et al. 2023)。

研究成果の学術的意義や社会的意義

我々が新たに発見したM型星の高輝度秒スケールフレアはその輝度や発生頻度からM型星周りの地球型惑星のハビタビリティーに大きな影響を与える可能性があり、天文学にとどまらず惑星科学や宇宙生物学にとってもインパクトのある成果であると考える。
また、連星白色矮星合体についての我々の一連の研究により、WD J005311が平安末期に発生し、吾妻鏡などの歴史書に記載されている超新星SN1181の残骸天体である可能性が高まっている。SN1181歴史書に記載されている銀河系内超新星のうち、唯一正体が明らかになっていなかった超新星であり、自然科学の枠を超え、人文科学にも波及する成果であるといえる。

報告書

(4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
  • 研究成果

    (34件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (17件) (うち国際共著 9件、 査読あり 17件、 オープンアクセス 9件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 8件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Pennsylvania state university(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Stockholm university(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Pennsylvania state university/Harvard University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Modeling photometric variations due to a global inhomogeneity on an obliquely rotating star: Application to light curves of white dwarfs2022

    • 著者名/発表者名
      Suto Yasushi、Sasaki Shin、Aizawa Masataka、Fujisawa Kotaro、Kashiyama Kazumi
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 75 号: 1 ページ: 103-119

    • DOI

      10.1093/pasj/psac093

    • 関連する報告書
      2022 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] Fast optical flares from M?dwarfs detected by a one-second-cadence survey with Tomo-e Gozen2022

    • 著者名/発表者名
      Aizawa Masataka、Kawana Kojiro、Kashiyama Kazumi (+Kotaro Fujisawa) et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 74 号: 5 ページ: 1069-1094

    • DOI

      10.1093/pasj/psac056

    • 関連する報告書
      2022 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] X-Raying the Birth of Binary Neutron Stars and Neutron Star?Black Hole Binaries2022

    • 著者名/発表者名
      Kashiyama Kazumi、Sawada Ryo、Suwa Yudai
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 935 号: 2 ページ: 86-86

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac7ff7

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Variable thermal energy injection from magnetar spin-down as a possible cause of stripped-envelope supernova light-curve bumps2022

    • 著者名/発表者名
      Moriya Takashi J、Murase Kohta、Kashiyama Kazumi、Blinnikov Sergei I
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 513 号: 4 ページ: 6210-6218

    • DOI

      10.1093/mnras/stac1352

    • 関連する報告書
      2022 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] Multi-wavelength constraints on the outflow properties of the extremely bright millisecond radio bursts from the galactic magnetar SGR 1935?+?21542022

    • 著者名/発表者名
      Yamasaki Shotaro、Kashiyama Kazumi、Murase Kohta
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 511 号: 3 ページ: 3138-3149

    • DOI

      10.1093/mnras/stac234

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書 2021 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] On the Energy Source of Ultrastripped Supernovae2022

    • 著者名/発表者名
      Sawada Ryo、Kashiyama Kazumi、Suwa Yudai
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 927 号: 2 ページ: 223-223

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac53ae

    • 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] AT 2018lqh: Black Hole Born from a Rotating Star?2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuna Daichi、Kashiyama Kazumi、Shigeyama Toshikazu
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 922 号: 2 ページ: L34-L34

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac3997

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ALMA and NOEMA constraints on synchrotron nebular emission from embryonic superluminous supernova remnants and radio?gamma-ray connection2021

    • 著者名/発表者名
      Murase Kohta、Omand Conor M B、Coppejans Deanne L、Nagai Hiroshi、Bower Geoffrey C、Chornock Ryan、Fox Derek B、Kashiyama Kazumi、Law Casey、Margutti Raffaella、M?sz?ros Peter
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 508 号: 1 ページ: 44-51

    • DOI

      10.1093/mnras/stab2506

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multiwavelength Emission from Magnetically Arrested Disks around Isolated Black Holes2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Shigeo S.、Kashiyama Kazumi、Hotokezaka Kenta
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 922 号: 1 ページ: L15-L15

    • DOI

      10.3847/2041-8213/ac35dc

    • 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] Gravitational Wave Backgrounds from Coalescing Black Hole Binaries at Cosmic Dawn: An Upper Bound2021

    • 著者名/発表者名
      Inayoshi Kohei、Kashiyama Kazumi、Visbal Eli、Haiman Zolt?n
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 919 号: 1 ページ: 41-41

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac106d

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A Necessary Condition for Supernova Fallback Invading Newborn Neutron-star Magnetosphere2021

    • 著者名/発表者名
      Zhong Yici、Kashiyama Kazumi、Shigeyama Toshikazu、Takasao Shinsuke
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 917 号: 2 ページ: 71-71

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac0a74

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Magnetically Arrested Disks in Quiescent Black Hole Binaries: Formation Scenario, Observable Signatures, and Potential PeVatrons2021

    • 著者名/発表者名
      Kimura Shigeo S.、Sudoh Takahiro、Kashiyama Kazumi、Kawanaka Norita
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 915 号: 1 ページ: 31-31

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abff58

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multiwavelength View of the Type IIn Zoo: Optical to X-Ray Emission Model of Interaction-powered Supernovae2021

    • 著者名/発表者名
      Tsuna Daichi、Kashiyama Kazumi、Shigeyama Toshikazu
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 914 号: 1 ページ: 64-64

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abfaf8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Late-time Radio and Millimeter Observations of Superluminous Supernovae and Long Gamma-Ray Bursts: Implications for Central Engines, Fast Radio Bursts, and Obscured Star Formation2021

    • 著者名/発表者名
      Eftekhari T.、Margalit B.、Omand C. M. B.、Berger E.、Blanchard P. K.、Demorest P.、Metzger B. D.、Murase K.、Nicholl M.、Villar V. A.、Williams P. K. G.、Alexander K. D.、Chatterjee S.、Coppejans D. L.、Cordes J. M.、Gomez S.、Hosseinzadeh G.、Hsu B.、Kashiyama K.、Margutti R.、Yin Y.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 912 号: 1 ページ: 21-21

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abe9b8

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Intermediate Luminosity Red Transients by Black Holes Born from Erupting Massive Stars2020

    • 著者名/発表者名
      Tsuna Daichi、Ishii Ayako、Kuriyama Naoto、Kashiyama Kazumi、Shigeyama Toshikazu
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 897 号: 2 ページ: L44-L44

    • DOI

      10.3847/2041-8213/aba0ac

    • 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] Astrometric study of Gaia DR2 stars for interstellar communication2020

    • 著者名/発表者名
      Seto Naoki、Kashiyama Kazumi
    • 雑誌名

      International Journal of Astrobiology

      巻: 19 号: 4 ページ: 308-313

    • DOI

      10.1017/s147355042000004x

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Overview of KAGRA : KAGRA science2020

    • 著者名/発表者名
      A. Akutsu, H. Shinkai, KAGRA collaboration
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical Experimental Physics

      巻: ptaa120 号: 5 ページ: 1-68

    • DOI

      10.1093/ptep/ptaa120

    • 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
  • [学会発表] X-Raying the Birth of Binary Neutron Stars and Neutron Star-Black Hole Binaries2022

    • 著者名/発表者名
      樫山和己
    • 学会等名
      2023年春季天文学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Double degenerate merger remnants and related astrophysical phenomena2022

    • 著者名/発表者名
      樫山和己
    • 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] Accretion and merger induced collapse of white dwarfs as possible progenitor of fast radio burst sources2022

    • 著者名/発表者名
      樫山和己
    • 学会等名
      Fast Radio Bursts Symposium 2023 in Taiwan
    • 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] Outflows from Dwarfs2021

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kashiyama
    • 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
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Magnetic fields of compact objects2021

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kashiyama
    • 学会等名
      NAOJ Future Planning Symposium 2021 -Thinking about Future Plans Across Wavelengths
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] How much SNR fallback can invade newborn pulsar wind and magnetosphere?2021

    • 著者名/発表者名
      Yici Zhong, 樫山和己, 茂山俊和, 高棹真介
    • 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] Synchrotron Boilers in Embryonic Neutron-Star Wind Nebulae2021

    • 著者名/発表者名
      樫山和己, Conor Omand, 村瀬孔大, 浅野勝晃
    • 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] Magnetically Arrested Diskの発現条件に関する理論研究2021

    • 著者名/発表者名
      高棹真介, 樫山和己
    • 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] X-raying the missing links in compact object astrophysics2021

    • 著者名/発表者名
      樫山和己
    • 学会等名
      多波長・時間軸天文学の時代のFORCE ~広帯域X線で迫るコンパクト天体の世界~
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Can repeating fast radio bursts still be rotation powered?2021

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kashiyama
    • 学会等名
      YITP International Molecule-type Workshop : Fast Radio Bursts: A Mystery Being Solved?
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fast Radio Bursts and their possible counterparts2020

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kashiyama
    • 学会等名
      Probing the Extragalactic Universe with High Energy and Very High Energy Sources
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Fast Radio Bursts: A Mystery Being Solved?2020

    • 著者名/発表者名
      Kazumi Kashiyama
    • 学会等名
      Connecting high-energy astroparticle physics for origins of cosmic rays and future perspectives
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 物理科学,この1年 20222022

    • 著者名/発表者名
      パリティ編集委員会、大槻 義彦
    • 総ページ数
      204
    • 出版者
      丸善出版
    • ISBN
      9784621306864
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [図書] 突発天体とコンパクト天体形成の最前線へ2020

    • 著者名/発表者名
      樫山和己
    • 総ページ数
      12
    • 出版者
      天文月報 (Astronomical Herald)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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