| 研究課題/領域番号 |
21H01083
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分15010:素粒子、原子核、宇宙線および宇宙物理に関連する理論
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| 研究機関 | 早稲田大学 |
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研究代表者 |
山田 章一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2023年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2022年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2021年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 大質量星 / 重力崩壊 / 超新星 / ブラックホール / ニュートリノ / ニュートリノ振動 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、形成時の質量が太陽の約10 倍以上であるような大質量星が、準静的進化の後にコアの重力崩壊により超新星爆発を起こすかあるいはそれに失敗し、中性子星またはブラックホールを形成するに至るまでの一連の進化を、第一原理的計算とそれにより較正された物理モデルを組み込んだ現象論的計算とを組み合わせる事によって、定量的に明らかにすることを目的とする。その際、星の自転と一般相対論をフルに考慮する。また、ニュートリノや重力波といった観測可能量についても定量的な評価を行い、将来実際に検出があった場合に核物質の状態方程式や親星の角運動量などに定量的な制限がつけられるようにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では主に３つのテーマに取り組んでいる。以下、個々に今年度の成果を記す。
研究課題1. 自転を考慮した大質量星の主系列から鉄コアの重力崩壊直前までの準静的進化の計算：独自のラグランジュ的な定式化を用いて回転星の力学平衡形状を数値的に作成し、それを進化の系列として並べる数値コードを、より現実的な恒星や白色矮星の進化に適用するため、多層構造を扱えるように拡張した。特に重力計算において特異値分解を使用するよう改良を行い、テスト計算を行なった。高速自転する白色矮星の冷却計算を進めている。
研究課題2. コアの重力崩壊と超新星爆発またはその失敗における自転と一般相対論の影響の研究：本年度は、球座標上で定式化したBSSN型式とimplicit Runge-Kutta法によるアインシュタイン方程式ソルバーとボルツマン輻射流体力学コードの合体を完了し、そのテスト計算として40太陽質量の星の重力崩壊計算を行い、申請者が所有する球対称コードによる結果との詳細で定量的な比較を進めた。また、ニュートリノ地震によるニュートリノ振動の効果を取り込むために、ボルツマンコードの拡張を進めるとともに、衝突項に起因する振動モードの線形解析を行なった。また、さまざまな冷却段階における高速回転する原始中性子星のモデルを作成し、ボルツマン輻射輸送コードで非等方なニュートリノ放出を定量的に計算するとともに、原子核物質の対称エネルギーが対流安定性へ与える影響を系統的に調べた。
研究課題3. 自転する原始中性子星の準静的冷却とブラックホール形成の研究：研究課題１でも用いた独自のラグランジュ的定式化に基づく一般相対論的平衡形状の数値的作成コードが昨年度完成し、それを高速自転する原始中性子星冷却に応用すべく、M1-closureによる打ち切りモーメント法を用いた近似的ニュートリノ輸送コードの開発とテスト計算を進めた。
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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