| 研究課題/領域番号 |
22K03671
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分16010:天文学関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
茂山 俊和 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70211951)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
2026年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2024年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2023年度: 390千円 (直接経費: 300千円、間接経費: 90千円)
2022年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
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| キーワード | 超新星 / 星周物質 / 水素輝線 / 大質量星 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
私たちの研究室で開発し、つい最近完成し公開した星周物質形成とその後の超新星爆発を計算する輻射流体計算コードを用いて、詳しい観測結果のある IIn 型超新星いくつかについて、詳細な比較を行い爆発に関するパラメータを特定する。どのような星がIIn型超新星になるかを明らかにしたのち、その星の質量放出機構について研究する。観測とモデルの比較から質量放出と超新星爆発の間の期間がわかるので、星の進化モデルに基づいてどの元素の燃焼段階が重要なのかを特定して、その時期の星の進化の力学的な側面を数値流体力学計算を行なって研究する。
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| 研究実績の概要 |
３つの課題を柱として研究を進めている。
1. 濃い星周物質と衝突して光る超新星の明るさの時間変化(光度曲線)を計算する数値計算コードの構築。
いくつかの改良を行なって，実際に観測された超新星に適用して，爆発した星に関する情報を引き出した。
2. このような超新星から放射される水素のH-alpha輝線の放射モデルの構築。輝線スペクトルの形から読み取れる星周物質の運動に関する情報を明らかにした。輝線スペクトルの形から読み取れる星周物質の運動に関する情報を明らかにした。
3. 濃い星周物質を形成する機構の候補として，大質量星が進化し中心に珪素の核が形成された時に，その表面で酸素層の酸素が核反応を起こした直後の不安定な振る舞いを数値計算するモデルの構築。定式化ができたが，対流により運ばれる熱量を組み込むのに工夫が必要であることが判明した。温度勾配が断熱的なものより急になると急激に運ばれる熱量が増えてしまい数値的な振る舞いが不安定になる。現在は，対流が起きると熱が非常に早く運ばれて温度勾配が断熱的に戻り対流に対してすぐに安定になると仮定して計算を進めている。そうした場合，酸素層の重力束縛エネルギーの10%程度のエネルギーを一番短い場合で1000秒ほどで放出でき，酸素層で衝撃波が立つ可能性があることを示唆する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
星周物質と衝突して光る超新星の光度曲線モデルはいくつかの改良を加えてversion 2としてGitHubに公開した。実際に観測されたいくつかの超新星に適用して，どのような星の爆発かを明らかにすることができた。このような超新星のスペクトルに見られる水素のH-alpha輝線の放射モデルを構築した。輝線スペクトルの形から読み取れる星周物質の運動に関する情報を明らかにした。このような超新星の星周物質を作る機構の候補として球殻上で起きる核燃焼の不安定性があげられるが，それを数値計算するモデルを構築中。対流をどのように取り入れるかを模索している。対流による熱の輸送量が非常に温度勾配に敏感なので，数値的な取り扱いに工夫が必要である。以上のように概ね順調に研究は進んでいると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
この研究の柱になっている3つのモデルについて記す。
光度曲線モデル:星周物質の化学組成が異なる場合にも適用できるように改良する。また，エネルギー注入箇所を酸素層の底に設定し，球殻上で起きる核燃焼の不安定性が水素外層に与える影響を調べられるようにする。
スペクトルモデル:現在のところ，光球から放射された光子が星周物質を伝わる間，物質の物理状態は時間変化しないと近似しているが，今後は時間と共に変化するように改良する。
殻燃焼モデル:珪素が主成分の中心核表面で酸素燃焼に点火した直後の不安定な燃焼状態がどのように外層の構造に影響を及ぼすかを計算するモデルを構築する。このモデルの応用として，大質量星だけでなく，連星系中の中性子星表面に降り積もった物質での炭素燃焼なども既存のモデルの改良として考えてみる。
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