大質量星重力崩壊における長時間進化と物理過程の研究

• 研究課題/領域番号: 21540281
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 山田 章一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 研究課題ステータス: 完了 (2011年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2011年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2010年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2009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: 重力崩壊 / ニュートリノ / 一般相対論 / 輻射輸送 / 相転移 / 超新星 / ブラックホール / 流体力学不安定 / 重力波 / 状態方程式

研究概要

ニュートリノ加熱機構に基づき、原子核反応を適切に考慮した極めて長時間の超新星シミュレーションを行い、爆発エネルギーがどのように決まるかを明らかにした。また、同時に3次元ボルツマンソルバーも開発した。一方、ブラックホール形成からのニュートリや重力波放出を定量的に計算し、ジェット形成に対する新たな知見も得た。さらには、クォーク星形成の基礎的ダイナミクスを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Neutrino Transfer in Three Dimensions for Core-Collapse Supernovae. I. Static Configurations (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohsuke Sumiyoshi and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Supplements 巻: 199 ページ: 17-48
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hyperon Matter and Black Hole Formation in Failed Supernovae (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nakazato, S. Furusawa, K. Sumiyoshi, A. Ohnishi, S. Yamada, H. Suzuki
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 745 ページ: 197-206
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrino Transfer in Three Dimensions for Core-Collapse Supernovae. I. Static Configurations (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sumiyoshi and S. Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Supplement 巻: 199 号: 1 ページ: 17-48
  • DOI: 10.1088/0067-0049/199/1/17
  • 査読あり
• [雑誌論文] A New Baryonic Equation of State at Sub-Nuclear Densities for Core-Collapse Simulations (2011)
  • 著者名/発表者名: Shun Furusawa, Shoichi Yamada, Kohsuke Sumiyoshi and Hideyuki Suzuki
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 738 ページ: 178-194
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jet Propagations Breakouts and Photospheric Emissions in Collapsing Massive Progenitors of Long Duration Gamma-ray Bursts (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagakura, Hirotaka Ito, Kenta Kiuchi, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical journ 巻: 731 ページ: 80-97
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Non-Thermal Emission from Shell Associated with AGN Jets (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Ito, M. Kino, N. Kawakatsu and S. Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 730 ページ: 120-131
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jet Propagations, Breakouts and Photospheric Emissions in Collapsing Massive Progenitors of Long Duration Gamma-ray Bursts (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Nagakura, H. Ito, K. Kiuchi, S. Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 731 号: 2 ページ: 80-97
  • DOI: 10.1088/0004-637x/731/2/80
  • 査読あり
• [雑誌論文] Jet Propagations, Breakouts and Photospheric Emissions in Collapsing Massive Progenitors of Long Duration Gamma-ray Bursts (2011)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagakura, Hirotaka Ito, Kenta Kiuchi, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: (掲載決定)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Quarks and Pions on Dynamics and Neutrino Signal of Black Hole Formation in Non-rotating Stellar Core Collapse (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken' ichiro Nakazato, Kohsuke Sumiyoshi and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 721 ページ: 1284-1294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multi-layered Configurations in Differentially-Rotational Equilibrium (2010)
  • 著者名/発表者名: Kenta Kiuchi, Hiroki Nagakura and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 717 ページ: 666-673
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrino oscillation and expected event rate of supernova neutrinos in adiabatic explosion model (2010)
  • 著者名/発表者名: Shio Kawagoe, Takashi Yoshida, Toshitaka Kajino, Hideyuki Suzuki, Kohsuke Sumiyoshi and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 81 ページ: 123014-123014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring Hadron Physics in Black Hole Formations : a New Promising Target of Neutrino Astronomy (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken' ichiro Nakazato, Kohsuke Sumiyoshi, Hideyuki Suzuki, and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 81 ページ: 83009-83009
  • NAID: 120002314283
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Dynamics of Three-Planet Systems : an Approach from Dynamical System (2010)
  • 著者名/発表者名: Bungo Shikita, Hiroko Koyama and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 712 ページ: 819-832
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrino oscillation and expected event rate of supernova neutrinos in adiabatic explosion model (2010)
  • 著者名/発表者名: Shio Kamagoe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring Hadron Physics in Black Hole Formations : a New Promising Target of Neutrino Astronomy (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Nakazato, et al.
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 81
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impact of Quarks and Pions on Dynamics and Neutrino Signal of Black Hole Formation in Non-rotating Stellar Core Collapse (2010)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Nakazato, Kohsuke Sumiyoshi, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 721 ページ: 1284-1294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrino oscillation and expected event rate of supernova neutrinos in adiabatic explosion model (2010)
  • 著者名/発表者名: Shiho Kawagoe, et al.
  • 雑誌名: Physical Review D (in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring Hadron Physics in Black Hole Formations : a New Promising Target of Neutrino Astronomy (2010)
  • 著者名/発表者名: K.Nakazato, K.Sumiyoshi, H.Suzuki, S.Yamada
  • 雑誌名: Physical Review D (in press)
  • NAID: 120002314283
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ray-Tracing Analysis of Anisotropic Neutrino Radiation for Estimating Gravitational Waves in Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake, et al
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 704 ページ: 951-963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyroid phase in nuclear pasta (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken' ichiro Nakazato, Kazuhiro Oyamatsu, and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Physical Review Letters 巻: 103 ページ: 132501-132501
  • NAID: 120001665858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spiral Mode of Standing Accretion Shock Instability in Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: Wakana Iwakami, Naofumi Ohnishi, KeiKotake, Shoichi Yamada, Keisuke Sawada
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 巻: 322 ページ: 43-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Rotation on Standing Accretion Shock Instability in Nonlinear Phase for Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: Wakana Iwakami, Kei Kotake, Naofumi Ohnishi, Shoichi Yamada, and Keisuke Sawada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 700 ページ: 232-242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Explosive Nucleosynthesis in Magnetohydrodynamical Jets from Collapsars (2009)
  • 著者名/発表者名: Masaomi Ono, Masa-aki Hashimoto, Shin-ichiro Fujimoto, Kei Kotake and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 巻: 122 ページ: 755-777
  • NAID: 110007387663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic Nature of Gravitational Waves from Supernova Explosions with Standing Accretion Shock Instability (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake, Wakana Iwakami, Naofumi Ohnishi and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letters 巻: 693
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Standing Accretion Shock Instability in the Disk around the Kerr Black Hole (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagakura and Shoichi Yamada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 696 ページ: 2026-2035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Emergence of Hyperons in Failed Supernovae : Trigger of the Black Hole Formation (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Sumiyoshi, C. Ishizuka, A. Ohnishi, S. Yamada, and H. Suzuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 690
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Standing Accretion Shock Instability in the Disk around the Kerr Black Hole (2009)
  • 著者名/発表者名: Hiroki Nagakura, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 696 ページ: 2026-2035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic Nature of Gravitational Waves from Supernova Explosions with Standing Accretion Shock Instability (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake, Wakana Iwakami, Naofumi Ohnishi, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letters 693
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Rotation on Standing Accretion Shock Instability in Nonlinear Phase for Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: W.Iwakami, K.Kotake, N.Ohnishi, S.Yamada, K.Sawada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 700 ページ: 232-242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Spiral Mode of Standing Accretion Shock Instability in Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: W.Iwakami, N.Ohnishi, K.Kotake, S.Yamada, K.Sawada
  • 雑誌名: Astrophysics and Space Science 322 ページ: 43-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] Explosive Nucleosynthesis in Magnetohydrodynamical Jets from Collapsars (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Ono, M.Hashimoto, S.Fujimoto, K.Kotake, S.Yamada
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 122 ページ: 755-777
  • NAID: 110007387663
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gyroid phase in nuclear pasta (2009)
  • 著者名/発表者名: Ken'ichiro Nakazato, Kazuhiro Oyamatsu, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Physical Review Letters 103
  • NAID: 120001665858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ray-Tracing Analysis of Anisotropic Neutrino Radiation for Estimating Gravitational Waves in Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 704 ページ: 951-963
  • 査読あり
• [学会発表] Conversion of Baryonic Matter to Quark Matter (2012)
  • 著者名/発表者名: 眞田貴央
  • 学会等名: Formations of Compact Objects : from the cradle to the grave
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] The estimation of explosion energy in delayed neutrino mechanism (2012)
  • 著者名/発表者名: 山本祐
  • 学会等名: Formations of Compact Objects : from the cradle to the grave
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] ニュートリノ加熱機構における爆発の条件と爆発エネルギー (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田章一
  • 学会等名: 超新早爆発と数値シミュレーション
  • 発表場所: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-12-26
• [学会発表] 超新星爆発の物理と数値シミュレーション (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田章一
  • 学会等名: サマースクール「クォークから超新星爆発まで」-基礎物理の理想への挑戦-
  • 発表場所: 京都大学(京都府)(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-07
• [学会発表] Core collapse supernovae : hydrodynamics, EOS and weak interactions (2011)
  • 著者名/発表者名: 山田章一
  • 学会等名: 2011 APCTP International School on Numerical Relativity and Gravitational Waves
  • 発表場所: ポハン(韓国)(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-28
• [学会発表] ニュートリノ加熱機構における爆発の条件と爆発エネルギー (2011)
  • 学会等名: 研究会「超新星爆発と数値シミュレーション」
  • 発表場所: 京大
• [学会発表] 超新星爆発の物理と数値シミュレーション (2011)
  • 学会等名: サマースクール「クオークから超新星爆発まで」-基礎物理の理想への挑戦-招待講演
  • 発表場所: 京大
• [学会発表] Core collapse supernovae : hydrodynamics, EOS and weak interactions (2011)
  • 学会等名: 2011 APCTP International School on Numerical Relativity and Gravitational Waves
  • 発表場所: Pohang(韓国)
• [学会発表] 超新星爆発理論 (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田章一
  • 学会等名: 第23回理論懇シンポジウム「林忠四郎先生と天文学・宇宙物理学」
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-22
• [学会発表] Black Hole Formations as a Probe into Microphysics (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田章一
  • 学会等名: Korean Physical Society
  • 発表場所: Pyeongchang(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] Black Hole Formation as a Probe into Microphysics (2010)
  • 著者名/発表者名: 山田章一
  • 学会等名: The 35th Workshop on Gravitation and Numerical Relativity
  • 発表場所: APCTP in Seoul(招待講演)
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] 超新星爆発理論 (2010)
  • 学会等名: 第23回理論懇シンポジウム「林忠四郎先生と天文学・宇宙物理学」
  • 発表場所: 京大
• [学会発表] Black Hole Formation as a Probe into Microphysics (2010)
  • 学会等名: The 35th Workshop on Gravitation and Numerical Relativity
  • 発表場所: Seoul(韓国)
• [学会発表] Black Hole Formations as a Probe into Microphysics (2010)
  • 学会等名: 韓国物理学会
  • 発表場所: Pyeongchang(韓国)
• [学会発表] 超新星・中性子星と非常に強い磁場 (2009)
  • 学会等名: 公開セミナ-「宇宙の磁場」
  • 発表場所: 名大
• [学会発表] 重力崩壊型超新星の爆発メカニズム (2009)
  • 学会等名: 研究会「重力崩壊型超新星と高エネルギ-天文学」
• [備考] ホームページURL
  • URL: http://www.heap.phys.waseda.ac.jp/