二重中性子星近接連星を形成する超新星の解明

• 研究課題/領域番号: 21K13966
• 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: 国立天文台
• 研究代表者: 守屋 尭 国立天文台, 科学研究部, 助教 (90779547)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2021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: 超新星爆発 / 中性子星連星 / 恒星進化 / 連星中性子星 / 重力波

研究開始時の研究の概要

重力波によって中性子星の合体が観測され始めた。しかし中性子星の合体に至る二重中性子星近接連星の形成過程は不明である。二重中性子星近接連星はultra-stripped超新星と呼ばれる特殊な超新星を伴って形成される説が有力だが、ultra-stripped超新星を決定づける観測的特徴はわかっていない。本研究では、ultra-stripped超新星に特有の観測的特徴を明らかにし、この特徴を持つ超新星の発生頻度からultra-stripped超新星に伴う二重中性子星近接連星の誕生頻度を確かめる。

研究実績の概要

中性子星合体に至る二重中性子星近接連星を形成すると考えられているウルトラ-ストリップト超新星（外層のほとんど剥がされた状態で爆発する超新星）と、ウルトラ-ストリップト超新星と似た観測的性質を持つと予測された白色矮星の表層爆発をどのように観測的に区別できるかの検討を進めた。この結果、ウルトラ-ストリップト超新星の親星は爆発直前に大規模な質量放出を行う場合があることが近年指摘され、これが両者を区別する大きな鍵となることが判明した。白色矮星の表層爆発では爆発直前に別の爆発を起こすことは難しい。ウルトラ-ストリップト超新星の場合は爆発直前の親星中で核状に起こる爆発的核反応が親星の薄い表層を押し上げることができる。この結果、非常に高密度の星周物質が爆発直前のウルトラ-ストリップト超新星親星に存在し、爆発噴出物はこの星周物質に衝突する。この衝突により強い衝撃波が発生し、超新星の観測量に大きな影響を与える可能性がある。そしてこの高密度星周物質の兆候を捉えることで、ウルトラ-ストリップト超新星と白色矮星の表層爆発を区別できる可能性があることが明らかになった。今後、高密度星周物質のウルトラ-ストリップト超新星観測量への影響を精査し、どのような観測的特徴を捉えればウルトラ-ストリップト超新星と白色矮星の表層爆発の区別が可能となるかを超新星の光度曲線やスペクトルの理論モデリングを通して明らかにする。また、この結果を実際の観測と比べることで、ウルトラ-ストリップト超新星と白色矮星の表層爆発の区別を試みる。

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

当初の計画通り、ウルトラ-ストリップト超新星と白色矮星の表層爆発の区別の道筋を立てた。

今後の研究の推進方策

ウルトラ-ストリップト超新星の観測量への高密度星周物質の影響を調べていく。

研究成果

• [国際共同研究] アンドレスベジョ大学(チリ)
• [国際共同研究] ソウル大学(韓国)
• [国際共同研究] ペンシルベニア大学(米国)
• [国際共同研究] カリフォルニア大学サンタクルス校/サンディエゴ州立大学/カリフォルニア大学サンタバーバラ校(米国)
• [国際共同研究] NRC Kurchatov Institute(ロシア連邦)
• [国際共同研究] 台湾中央研究院(その他の国・地域)
• [雑誌論文] Light Curves and Event Rates of Axion Instability Supernovae (2023)
  • 著者名/発表者名: Mori Kanji、Moriya Takashi J.、Takiwaki Tomoya、Kotake Kei、Horiuchi Shunsaku、Blinnikov Sergei I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 943 号: 1 ページ: 12-12
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acaaff
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Inferencing Progenitor and Explosion Properties of Evolving Core-collapse Supernovae from Zwicky Transient Facility Light Curves (2023)
  • 著者名/発表者名: Subrayan Bhagya M.、Milisavljevic Dan、Moriya Takashi J.、Weil Kathryn E.、Lentner Geoffery、Linvill Mark、Banovetz John、Garretson Braden、Reynolds Jack、Sravan Niharika、Chornock Ryan、Margutti Raffaella
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 945 号: 1 ページ: 46-46
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aca80a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Statistical Properties of the Nebular Spectra of 103 Stripped-envelope Core-collapse Supernovae (2022)
  • 著者名/発表者名: Fang, Qiliang; Maeda, Keiichi; Kuncarayakti, Hanindyo; Tanaka, Masaomi; Kawabata, Koji S.; Hattori, Takashi; Aoki, Kentaro; Moriya, Takashi J.; Yamanaka, Masayuki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 928 号: 2 ページ: 151-151
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac4f60
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Long-term Evolution of a Supernova Remnant Hosting a Double Neutron Star Binary (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Tomoki、Lee Shiu-Hang、Maeda Keiichi、Takiwaki Tomoya、Moriya Takashi J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 930 号: 2 ページ: 143-143
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac67a4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Constraints on the Explosion Timescale of Core-collapse Supernovae Based on Systematic Analysis of Light Curves (2022)
  • 著者名/発表者名: Saito Sei、Tanaka Masaomi、Sawada Ryo、Moriya Takashi J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 931 号: 2 ページ: 153-153
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac6bec
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] MUSSES2020J: The Earliest Discovery of a Fast Blue Ultraluminous Transient at Redshift 1.063 (2022)
  • 著者名/発表者名: Jiang Ji-an、Yasuda Naoki、Maeda Keiichi、Tominaga Nozomu、Doi Mamoru、Yoachim Peter、Uno Kohki、Moriya Takashi J.、Kumar Brajesh、Pan Yen-Chen、Tanaka Masayuki、Tanaka Masaomi、Nomoto Ken’ichi、Jha Saurabh W.、Ruiz-Lapuente Pilar、Jones David、Shigeyama Toshikazu、Suzuki Nao et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 933 号: 2 ページ: L36-L36
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ac7390
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mass loss of massive helium star supernova progenitors shortly before explosion constrained by supernova radio properties (2022)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J、Yoon Sung-Chul
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 513 ページ: 5606-5610
  • DOI: 10.1093/mnras/stac1271
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Variable thermal energy injection from magnetar spin-down as a possible cause of stripped-envelope supernova light-curve bumps (2022)
  • 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
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Euclid: Searching for pair-instability supernovae with the Deep Survey (2022)
  • 著者名/発表者名: Moriya T. J.、Inserra C.、Tanaka M.、Cappellaro E.、Della Valle M.、Hook I.、Kotak R.、Longo G.、Mannucci F.、Mattila S.、Tao C.、et al.
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 666 ページ: A157-A157
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202243810
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Quest for New Correlations in the Realm of the Gamma-Ray Burst?Supernova Connection (2022)
  • 著者名/発表者名: Dainotti M. G.、Simone B. De、Islam K. M.、Kawaguchi K.、Moriya T. J.、Takiwaki T.、Tominaga N.、Gangopadhyay A.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 938 号: 1 ページ: 41-41
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac8b77
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] EMPRESS. VIII. A New Determination of Primordial He Abundance with Extremely Metal-poor Galaxies: A Suggestion of the Lepton Asymmetry and Implications for the Hubble Tension (2022)
  • 著者名/発表者名: Matsumoto Akinori、Ouchi Masami、Nakajima Kimihiko、Kawasaki Masahiro、Murai Kai、 et al
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 941 号: 2 ページ: 167-167
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac9ea1
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Multiwavelength View of the Rapidly Evolving SN 2018ivc: An Analog of SN IIb 1993J but Powered Primarily by Circumstellar Interaction (2022)
  • 著者名/発表者名: Maeda Keiichi、Chandra Poonam、Moriya Takashi J.、Reguitti Andrea、Ryder Stuart、Matsuoka Tomoki、Michiyama Tomonari、Pignata Giuliano、Hiramatsu Daichi、Bostroem K. Azalee、Kundu Esha、Kuncarayakti Hanindyo、Bersten Melina C.、Pooley David、Lee Shiu-Hang、Patnaude Daniel、Rodr?guez ?smar、Folatelli Gaston
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 942 号: 1 ページ: 17-17
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aca1b7
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] <i>Euclid</i> detectability of pair instability supernovae in binary population synthesis models consistent with merging binary black holes (2022)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa Ataru、Moriya Takashi J、Tominaga Nozomu、Yoshida Naoki
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters 巻: 519 号: 1 ページ: L32-L38
  • DOI: 10.1093/mnrasl/slac149
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] EMPRESS. IV. Extremely Metal-poor Galaxies Including Very Low-mass Primordial Systems with M* = 10^4 - 10^5 Msun and 2%-3% (O/H): High (Fe/O) Suggestive of Metal Enrichment by Hypernovae/Pair-instability Supernovae (2022)
  • 著者名/発表者名: Isobe Yuki、Ouchi Masami、Suzuki Akihiro、Moriya Takashi J.、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 925 号: 2 ページ: 111-111
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac3509
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovering Supernovae at the Epoch of Reionization with the Nancy Grace Roman Space Telescope (2022)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J.、Quimby Robert M.、Robertson Brant E.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 925 号: 2 ページ: 211-211
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac415e
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Properties of Type Ibn Supernovae: Implications for the Progenitor Evolution and the Origin of a Population of Rapid Transients (2022)
  • 著者名/発表者名: Maeda Keiichi、Moriya Takashi J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 927 号: 1 ページ: 25-25
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac4672
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Calcium-rich Transient SN 2019ehk in a Star-forming Environment: Yet Another Candidate for a Precursor of a Double Neutron-star Binary (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka Tatsuya、Maeda Keiichi、Yamanaka Masayuki、Tanaka Masaomi、Kawabata Miho、Moriya Takashi J.、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 912 号: 1 ページ: 30-30
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abe765
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Luminous Type II Short-Plateau Supernovae 2006Y, 2006ai, and 2016egz: A Transitional Class from Stripped Massive Red Supergiants (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu Daichi、Howell D. Andrew、Moriya Takashi J.、et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 913 号: 1 ページ: 55-55
  • DOI: 10.3847/1538-4357/abf6d6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The electron-capture origin of supernova 2018zd (2021)
  • 著者名/発表者名: Hiramatsu Daichi、Howell D. Andrew、Van Dyk Schuyler D.、Goldberg Jared A.、Maeda Keiichi、Moriya Takashi J.、et al.
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 5 号: 9 ページ: 903-910
  • DOI: 10.1038/s41550-021-01384-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Final Months of Massive Star Evolution from the Circumstellar Environment around SN Ic 2020oi (2021)
  • 著者名/発表者名: Maeda Keiichi、Chandra Poonam、Matsuoka Tomoki、Ryder Stuart、Moriya Takashi J.、Kuncarayakti Hanindyo、Lee Shiu-Hang、Kundu Esha、Patnaude Daniel、Saito Tomoki、Folatelli Gaston
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 918 号: 1 ページ: 34-34
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac0dbc
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Properties of Thorne-Zytkow object explosions (2021)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J、Blinnikov Sergei I
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 508 号: 1 ページ: 74-78
  • DOI: 10.1093/mnras/stab2584
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of a Wind-blown Bubble Associated with the Supernova Remnant G346.6-0.2: A Hint for the Origin of Recombining Plasma (2021)
  • 著者名/発表者名: Sano H.、Suzuki H.、Nobukawa K. K.、Filipovic M. D.、Fukui Y.、Moriya T. J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 923 号: 1 ページ: 15-15
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ac1c02
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Environmental dependence of Type IIn supernova properties (2023)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: Interacting Supernovae
  • 国際学会
• [学会発表] Effects of circumstellar interactions on supernova light curves (2023)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: Interacting Supernovae
  • 国際学会
• [学会発表] Interacting supernovae at cosmological distances (2023)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: Interacting Supernovae
  • 国際学会
• [学会発表] Discovering Supernovae at Epoch of Reionization with Nancy Grace Roman Space Telescope (2023)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: AAS 241 Splinters "The Future of Transient Science With the Roman Space Telescope"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Constraining massive star mass loss through supernova radio properties (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: IAU Symposium 361: Massive Stars Near and Far
  • 国際学会
• [学会発表] Massive star mass loss constrained by supernova radio properties (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: IAU Symposium 370: Winds of stars and exoplanets
  • 国際学会
• [学会発表] Supernova model library for the Rubin/LSST era (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: Chile-Japan Academic Forum 2022
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of circumstellar matter on Type Ia supernova early photometric properties (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: Exploring the Transient Universe
  • 国際学会
• [学会発表] すばる望遠鏡広帯域分光装置NINJA：科学目標 (2022)
  • 著者名/発表者名: 守屋尭, 吉田道利, 東谷千比呂, 本原顕太郎, 尾崎忍夫, 柳澤顕史, 大野良人, 小山佑世, 冨永望, 大内正己, 美濃和陽典, 早野裕, 田中賢幸, 田中雅臣, 秋山正幸, 長尾透, 松岡良樹, 櫛引洸佑, 穂満星冴, 他
  • 学会等名: 日本天文学会2022年秋季年会
• [学会発表] 対不安定型超新星研究の最近の動向 (2022)
  • 著者名/発表者名: 守屋尭
  • 学会等名: 初代星・初代銀河研究会2022
  • 招待講演
• [学会発表] 超新星爆発からのマルチメッセンジャー (2022)
  • 著者名/発表者名: 守屋尭
  • 学会等名: 第7回 宇宙素粒子若手の会 秋の研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Discovering Supernovae at Epoch of Reionization with Nancy Grace Roman Space Telescope (2022)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: Exploring the Transient Universe with the Nancy Grace Roman Space Telescope
  • 国際学会
• [学会発表] Discovering Supernovae at Epoch of Reionization with Nancy Grace Roman Space Telescope (2022)
  • 著者名/発表者名: 守屋尭
  • 学会等名: 日本天文学会2022年春季年会
• [学会発表] General Relativistic Supernovaの観測的性質 (2022)
  • 著者名/発表者名: 守屋尭
  • 学会等名: 初代星・初代銀河研究会2021
• [学会発表] 爆発直前の大質量星の進化や観測的特徴、身近な候補天体について (2022)
  • 著者名/発表者名: 守屋尭
  • 学会等名: 新学術「地下宇宙」第８回超新星ニュートリノ研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Diversity in supernovae associated with gamma-ray bursts (2021)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: 16th Marcel Grossmann Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Possible explosions of Thorne-Zytkow objects and their observational properties (2021)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: AAS 238 Meeting-in-a-Meeting "An Exploration of Thorne-Zytkow Objects"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Discovering Supernovae at Epoch of Reionization with Roman (2021)
  • 著者名/発表者名: Takashi Moriya
  • 学会等名: Roman Science Team Community Briefing
  • 国際学会
• [備考] ついに発見された理論上の超新星 - 明らかになった恒星進化の分岐点 -
  • URL: https://www.nao.ac.jp/news/science/2021/20210629-dos.html