超巨大ブラックホールの種となる超巨大星の進化と運命の解明

• 研究課題/領域番号: 26400220
• 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: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 梅田 秀之 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (60447357)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 超大質量星 / 初代星 / 超大質量ブラックホール / 一般相対論 / 天体物理学 / ブラックホール / 大質量星形成 / 超巨大星 / 超巨大ブラックホール / ダイレクトコラプスシナリオ / 一般相対論的不安定性 / 巨大ブラックホール

研究成果の概要

急速な降着によって形成された超巨大星は超巨大ブラックホール形成の有力な起源と考えられている。この形成過程に伴う進化、及び最終的な質量や運命を解明するため、これまでの星の進化コードを改良し一般相対論的（GR)不安定性による星の崩壊を考慮した降着星の進化計算を行った。その結果、従来の一定質量の星の進化と異なり、より大きな質量に達するまでGR不安定が起きないことを示した。具体的に明らかにしたのは以下の3点である。(1)降着率と最終質量の関係。(2)それぞれの場合に星が最終段階に至り崩壊する理由。(3)それぞれの場合、星が崩壊後に爆発するかブラックホールへと至るか、である。

研究成果

• [雑誌論文] The Final Fates of Accreting Supermassive Stars (2016)
  • 著者名/発表者名: Umeda,H., Hosokawa,T., Omukai,K., & Yoshida,N.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 834 号: 2 ページ: L34-L34
  • DOI: 10.3847/2041-8205/830/2/l34
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Gravitational waves from supermassive stars collapsing to a supermassive black hole (2016)
  • 著者名/発表者名: Masaru Shibata, Yuichiro Sekiguchi, Haruki Uchida, and Hideyuki Umeda
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 94 号: 2 ページ: 021501-021501
  • DOI: 10.1103/physrevd.94.021501
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Supernova neutrino events relating to the final evolution of massive stars (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Yoshida, K. Takahashi, H. Umeda, K. Ishidoshiro
  • 雑誌名: Physical Review D 巻: 93 号: 12 ページ: 123012-123012
  • DOI: 10.1103/physrevd.93.123012
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Exact and approximate expressions of energy generation rates and their impact on the explosion properties of pair instability supernovae (2016)
  • 著者名/発表者名: K. Takahashi, T. Yoshida, H. Umeda, K. Sumiyoshi and S. Yamada
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 456 号: 2 ページ: 1320-1331
  • DOI: 10.1093/mnras/stv2649
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mass ejection by pulsational pair instability in very massive stars and implications for luminous supernovae (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, Takashi; Umeda, Hideyuki; Maeda, Keiichi; Ishii, Tatsuo
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 457 号: 1 ページ: 351-361
  • DOI: 10.1093/mnras/stv3002
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pre-supernova Neutrino Emissions from ONe Cores in the Progenitors of Core-collapse Supernovae: Are They Distinguishable from Those of Fe Cores? (2015)
  • 著者名/発表者名: Kato, Chinami; Delfan Azari, Milad; Yamada, Shoichi; Takahashi, Koh; Umeda, Hideyuki; Yoshida, Takashi; Ishidoshiro, Koji
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 808 号: 2 ページ: 168-168
  • DOI: 10.1088/0004-637x/808/2/168
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Neutrino-driven explosions of ultra-stripped Type Ic supernovae generating binary neutron stars (2015)
  • 著者名/発表者名: Suwa, Yudai; Yoshida, Takashi; Shibata, Masaru; Umeda, Hideyuki; Takahashi, Koh
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 454 号: 3 ページ: 3073-3081
  • DOI: 10.1093/mnras/stv2195
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] STELLAR YIELDS OF ROTATING FIRST STARS. I. YIELDS OF WEAK SUPERNOVAE AND ABUNDANCES OF CARBON-ENHANCED HYPER-METAL-POOR STARS (2014)
  • 著者名/発表者名: K.Takahashi, H. Umeda, and T. Yoshida
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 794 号: 1 ページ: 40-40
  • DOI: 10.1088/0004-637x/794/1/40
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] 重力波源となるブラックホールのスピン進化とBZ機構 (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田秀之
  • 学会等名: 日本天文学会2016年秋季年会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県松山市）
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Recent progress in supernova progenitor theories (2016)
  • 著者名/発表者名: 梅田秀之
  • 学会等名: International Symposium on Revealing the history of the universe with underground particle and nuclear research 2016
  • 発表場所: 東京大学（東京都文京区）
  • 年月日: 2016-05-11
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 急速質量降着により形成された超巨大質量星の進化と 一般相対論的重力崩壊 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅田秀之
  • 学会等名: 初代星ー初代銀河研究会2015
  • 発表場所: 草津セミナーハウス（群馬県吾妻群）
  • 年月日: 2015-11-30
• [学会発表] 急速降着により形成された超巨大質量星の進化と一般相対論的重力崩壊 (2015)
  • 著者名/発表者名: 梅田秀之
  • 学会等名: 超巨大ブラックホール研究推進連絡会」第３回ワークショップ
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県神戸市）
  • 年月日: 2015-10-17
• [学会発表] ペア不安定型超新星爆発の網羅的 Yield 計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: 高橋亘, 梅田秀之, 吉田敬, 住吉光介, 山田章一
  • 学会等名: 天文学会秋期年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] 重力崩壊型超新星になる軽いCO星の進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 吉田敬、高橋亘、梅田秀之、諏訪雄大、柴田大
  • 学会等名: 日本天文学会2015年春季年会
  • 発表場所: 大阪大学豊中キャンパス
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-21
• [学会発表] Possible Type Ic Super Luminous SNe from metal-poor pulsational pair-unstable massive stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Hideyuki Umeda
  • 学会等名: Supernovae in the Local Universe workshop
  • 発表場所: Coffs Harbour, Australia
  • 年月日: 2014-08-11 – 2014-08-15
• [学会発表] Stellar Yields of Rotating First Stars: Yields of Weak Supernovae and Abundances of Carbon-enhanced Hyper Metal Poor Stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, K., Umeda, H., & Yoshida, T.
  • 学会等名: Nuclei in the Cosmos XIII
  • 発表場所: Debrecen, Hungary
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Type Ic Core-Collapse Supernovae Evolved from Very Massive Stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Takashi Yoshida, Shinpei Okita, Hideyuki Umeda
  • 学会等名: Nuclei in the Cosmos XIII
  • 発表場所: Debrecen, Hungary
  • 年月日: 2014-07-06 – 2014-07-11
• [学会発表] Stellar Yields of Rotating First Stars: Yields of Weak Supernovae and Abundances of Carbon-enhanced Hyper Metal Poor Stars (2014)
  • 著者名/発表者名: Takahashi, K., Umeda, H., & Yoshida, T.
  • 学会等名: New windows on massive stars IAU symposium 307
  • 発表場所: Geneva, Switzerland
  • 年月日: 2014-06-22 – 2014-06-27