高精度の距離指標を目指した極めて暗いIa型超新星の爆発機構の解明

• 研究課題/領域番号: 21K13959
• 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: 京都大学
• 研究代表者: 川端 美穂 京都大学, 理学研究科, 研究員 (10847750)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2023年度)
• 配分額: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2023年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2021年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
• キーワード: 超新星 / Ia型超新星 / 親星 / 光学赤外線観測

研究開始時の研究の概要

Ia型超新星は宇宙論的距離における標準光源として利用されるなど、極めて重要な研究背景を持つ天体である。ところが近年になってIa型超新星と似たような特徴を示すにも拘わらず、極めて暗いIa型超新星が見つかってきた。本課題では爆発直後のこの特異なIa型超新星に注目する。初期から広い波長帯での測光分光観測から親星起源の元素や外層の温度進化を調べることで、親星の形態や爆発メカニズムへの制限を行う。さらに観測サンプルを増加させることで、これまで観測例が少なく議論ができなかった特異なIa型超新星の多様性の原因が親星、爆発メカニズムに関連があるか検証する。

研究実績の概要

Ia型超新星は宇宙論的距離における標準光源として利用されるなど、極めて重要な研究背景を持つ天体である。ところが近年になってIa型超新星と似たような特徴を示すにも拘わらず、極めて暗いIa型超新星が見つかってきた。本課題では爆発直後のこの特異なIa型超新星に注目する。初期から広い波長帯での測光分光観測から親星起源の元素や外層の温度進化を調べることで、親星の形態や爆発メカニズムへの制限を行う。さらに観測サンプルを増加させることで、これまで観測例が少なく議論ができなかった特異なIa型超新星の多様性の原因が親星、爆発メカニズムに関連があるか検証する。
京都大学3.8mせいめい望遠鏡と広島大学1.5mかなた望遠鏡を用いて、近傍銀河に出現するIa型超新星について可視近赤外線観測を実施している。得られたデータについて、現在、詳細なデータ解析を行っている。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

爆発直後からのIa型超新星の追観測を実施することができた。また、解析環境を整備し、解析することができた。

今後の研究の推進方策

来年度も引き続ぎ、爆発初期のIa型超新星のサンプルを収集する。昨年度データが得られた天体については、継続して観測を行い、後期からの観測から親星等への制限をつけることができるか試みる。初期に得られた結果と合わせてさらなる知見を得ることができると考える。成果がまとまり次第、論文化を行う。

研究成果

• [雑誌論文] Properties of Type Iax Supernova 2019muj in the Late Phase: Existence, Nature, and Origin of the Iron-rich Dense Core (2022)
  • 著者名/発表者名: Maeda Keiichi、Kawabata Miho
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 号: 1 ページ: 15-15
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac9df2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of the Fastest Early Optical Emission from Overluminous SN Ia 2020hvf: A Thermonuclear Explosion within a Dense Circumstellar Environment (2021)
  • 著者名/発表者名: Jiang Ji-an, Maeda Keiichi, Kawabata Miho, Doi Mamoru, Shigeyama Toshikazu, Tanaka Masaomi, Tominaga Nozomu, Nomoto Ken’ichi, Niino Yuu, Sako Shigeyuki, Ohsawa Ryou, Schramm Malte, Yamanaka Masayuki, Kobayashi Naoto, Takahashi Hidenori, et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 923 号: 1 ページ: L8-L8
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac375f
  • NAID: 120007177816
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] 極めて明るい特異な Ia 型超新星 SN 2020hvf の長期観測 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川端美穂, 前田啓一, 山中雅之, 磯貝桂介, 宇野孔起, 田口健太 (京都大), 川端弘治, 中岡竜也 (広島大), か なた・せいめい観測チーム
  • 学会等名: 日本天文学会2022年秋季年会
• [学会発表] 超新星など（天の川銀河内外の天体） (2021)
  • 著者名/発表者名: 川端美穂
  • 学会等名: 第3回新天体捜索者会議
• [学会発表] 特異なIa型超新星SN 2020hvfの可視・近赤外線観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川端美穂
  • 学会等名: 2021年度せいめいユーザーズミーティング
• [学会発表] 近傍超新星のフォローアップ観測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 川端美穂
  • 学会等名: 第12回光赤外線天文学大学間連携ワークショップ