多次元ダイナミクスと元素合成の両面から探る大質量星進化と超新星爆発

• 研究課題/領域番号: 25400281
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 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: 熊本高等専門学校
• 研究代表者: 藤本 信一郎 熊本高等専門学校, 制御情報システム工学科, 教授 (10342586)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2015年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2014年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 超新星爆発 / 元素合成 / 大質量星進化 / 核反応 / 恒星進化 / 大質量星

研究成果の概要

本課題の主な成果は以下の3つである；(1)様々な質量の恒星に対して、非球対称な超新星爆発計算および超新星爆発中の元素合成計算を行い、放出ガスの化学組成と質量を見積もった。重力崩壊から300～400ミリ秒程度で超新星爆発が起こる場合、計算結果は太陽系組成・超新星の観測量を再現する。(2)開発した核反応熱の効果を考慮した多次元流体力学コードを用いて超新星爆発への核反応熱の影響を議論した。核燃焼の効果は爆発・元素合成に対して比較的小さい。(3)定型的な反応率を用いた場合、44Tiの放出量は超新星SN1987Aの観測値より小さいが、反応率の不定性の範囲内で上記の観測を再現可能である。

研究成果

• [雑誌論文] Post-shock-revival Evolutions in the Neutrino-heating Mechanism of Core-collapse Supernovae (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Yamamoto, S. Fujimoto, H. Nagakura and S. Yamada
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 771 号: 1 ページ: 1-17
  • DOI: 10.1088/0004-637x/771/1/27
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraint on Heavy Element Production in Inhomogeneous Big-Bang Nucleosynthesis from the Light Element Observations (2013)
  • 著者名/発表者名: Riou Nakamura, Masa-aki Hashimoto, Shin-ichiro Fujimoto, Katsuhiko Sato
  • 雑誌名: Journal of Astrophysics 巻: 587294 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2013/587294
  • 査読あり
• [雑誌論文] Constraint on Heavy Element Production in Inhomogeneous Big-Bang Nucleosynthesis from the Light Element Observations (2013)
  • 著者名/発表者名: Riou Nakamura, Masa-aki Hashimoto, Shin-ichiro Fujimoto, and Katsuhiko Sato
  • 雑誌名: Journal of Astrophysics 巻: ２０１３ ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2013/506146
  • 査読あり
• [学会発表] 非球対称な重力崩壊型超新星爆発における元素合成の大質量星質量依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎, 小野 勝臣, 橋本 正章, 固武 慶
  • 学会等名: 日本天文学会2017年春期年会
  • 発表場所: 九州大学（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2017-03-15
• [学会発表] 非球対称な重力崩壊型超新星爆発における元素合成の親星質量依存性 (2017)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎, 小野 勝臣, 橋本 正章, 固武 慶
  • 学会等名: 新学術「地下素核研究」第３回超新星ニュートリノ研究会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）
  • 年月日: 2017-03-04
• [学会発表] Nucleosynthesis in asymmetric, core-collapse supernovae of massive stars (2016)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Fujimoto, Masa-aki Hashimoto, Masaomi Ono, Kei Kotake
  • 学会等名: Nuclei in the Cosmos XIV
  • 発表場所: Niigata, Japan
  • 年月日: 2016-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] Nucleosynthesis in core collapse supernovae based on 2D hydrodynamic simulations (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎
  • 学会等名: 18th Ringberg Workshop on Nuclear Astrophysics
  • 発表場所: Ringberg, Germany
  • 年月日: 2016-03-14
  • 国際学会
• [学会発表] 重力崩壊型超新星爆発におけるNi,Ti元素合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎
  • 学会等名: 宇宙核物理連絡協議会研究会
  • 発表場所: 国立天文台（東京都三鷹市）
  • 年月日: 2016-02-22
• [学会発表] Ti and Ni in a neutrino-driven, aspherical supernova (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎
  • 学会等名: Workshop on Supernovae and Their Remnant
  • 発表場所: Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2015-11-09
• [学会発表] 非球対称な重力崩壊型超新星爆発におけるp過程核元素合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎
  • 学会等名: 日本天文学会2015年秋期年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09
• [学会発表] Nucleosysthesis in Asperical Supernovae of Pop. III Stars (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎
  • 学会等名: First stars, galaxies, and black holes - Now and Then
  • 発表場所: Groningen, Netherlands
  • 年月日: 2015-06-15
  • 国際学会
• [学会発表] P-process nucleosynthesis in neutrino-driven, aspherical supernova explosion of massive stars (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎
  • 学会等名: P-process workshop 2015: status and outlook
  • 発表場所: Limassol, Cyprus
  • 年月日: 2015-06-10
  • 国際学会
• [学会発表] MagnetarおよびCollapsarモデルに基づくr-process元素合成--ニュートリノ吸収の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎 (熊本高専), 小野 勝臣, 橋本 正章 (九州大学)
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春期年会
  • 発表場所: 大阪大学 (大阪府豊中市)
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 高速回転大質量星の磁気駆動型超新星爆発におけるr-process元素合成 (2015)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎 (熊本高専), 小野 勝臣, 橋本 正章 (九州大学)
  • 学会等名: 研究会「コンパクト連星合体からの重力波・電磁波放射とその周辺領域」
  • 発表場所: 京都大学(京都府京都市)
  • 年月日: 2015-02-12 – 2015-02-14
• [学会発表] R-process Nucleosynthesis in Baryon-Rich Jets from Collapsars and Magnetars (2014)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Fujimoto, Masa-aki Hashimoto, Masaomi Ono
  • 学会等名: Proc. XIII International Symposium on Nuclei in the Cosmos
  • 発表場所: Debrecen, Hungury
  • 年月日: 2014-07-07 – 2014-07-11
• [学会発表] Pop.II・III大質量星の非球対称重力崩壊型超新星爆発における爆発的元素合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎 (熊本高専), 固武 慶 (国立天文台), 橋本 正章, 小野 勝臣 (九大理), 大西 直文 (東北大)
  • 学会等名: 研究会「初代星・初代銀河研究会」
  • 発表場所: 鹿児島大学 (鹿児島県鹿児島市)
• [学会発表] MagnetarおよびCollapsarモデルに基づくr-process元素合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎 (熊本高専), 橋本 正章, 小野 勝臣 (九州大学), 固武 慶 (福岡大学)
  • 学会等名: 日本天文学会2014年春期年会
  • 発表場所: 国際基督教大学 (東京都三鷹市)
• [学会発表] Effects of neutrino interactions on nucleosynthesis during neutrino-driven, aspherical supernovae (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Fujimoto, Masa-aki Hashimoto, Masaomi Ono, Kei Kotake
  • 学会等名: International symposium on Nuclear Physics in Astrophysics
  • 発表場所: Lisbon, Portugal
• [学会発表] Production of Ti44 in neutrino-driven aspherical supernova explosions (2013)
  • 著者名/発表者名: Shin-ichiro Fujimoto, Masa-aki Hashimoto, Masaomi Ono, Kei Kotake
  • 学会等名: 12th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies
  • 発表場所: Tsukaba, Japan
• [学会発表] 非球対称超新星爆発の放出ガス組成に対するニュートリノ照射の影響 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藤本 信一郎 (熊本高専), 小野 勝臣 (理化学研究所), 橋本 正章 (九州大学), 固武 慶 (福岡大学)
  • 学会等名: 日本天文学会2013年秋期年会
  • 発表場所: 東北大学（宮城県仙台市）