多次元・多波長輻射輸送手法の開発で切り開く爆発天体現象研究のフロンティア

• 研究領域: 重力波物理学・天文学：創世記
• 研究課題/領域番号: 18H04585
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 前田 啓一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (00503880)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円); 2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 輻射輸送 / 超新星 / 重力波天体

研究実績の概要

超新星爆発機構の全貌解明のためには、爆発モデルに基づいた輻射計算により予想される光度曲線・スペクトルを導き、これを様々な観測データにより検証することが必要である。本課題では、（１）超新星・爆発的天体現象に適用するための多次元・多波長輻射輸送コードの開発、（２）最新の超新星爆発モデルへの適用による、爆発理論の直接検証、を目的とする。本課題では、特に以下の天体をターゲットとした研究を進める。（a）標準的な「ニュートリノ駆動超新星」の現実的・多次元モデルに基づいた一般的な超新星の研究、（b）「連星中性子星の先駆超新星」モデルに基づいた、連星中性子星の形成過程の研究、（c）「超強磁場中性子星駆動超新星」の多次元モデルに基づいた、超高輝度超新星の研究。
2019年度には、標準的なニュートリノ駆動爆発シナリオに沿った最新の三次元爆発モデルに基づき、放射性元素崩壊に伴うガンマ線・エックス線放射計算の結果を二編の査読論文として発表した。超新星SN1987Aに対して提唱されている爆発モデルがこれら高エネルギー放射の観測事実を良く説明できることを示すとともに、親星モデルや金属量に制限をつけられることを示した。また、超強磁場中性子星駆動超新星の三次元モデル爆発モデルの流体計算結果を査読誌において発表した。以前に発表した二次元モデルの結果が正しいことを示したほか、予想される観測的帰結についてさらに詳細な議論を構築した。そのほか、多次元爆発モデルに基づいた多次元輻射輸送の応用として、白色矮星潮汐破壊現象の三次元可視光放射計算を行い、これを査読論文として発表した。ヘリウム白色矮星と炭素・酸素白色矮星では別種の突発天体として観測されることを示し、さらに現在その起源がわかっていない短いタイムスケールの突発現象の起源の候補になり得ることを示した。以上の成果を複数の国内外研究会で発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] California Institute of Technology/Space Telescope Science Institute/University of Minnesota(米国)
• [国際共同研究] MPA/MPE(ドイツ)
• [国際共同研究] Stockholm University/KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)
• [国際共同研究] Monash University/Macquarie University(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Amsterdam(オランダ)
• [国際共同研究] Pennsylvania State University/Northwestern University/Ohio State University,(米国)
• [国際共同研究] DESY/MPE/Thuringer Landessternwarte Tautenburg(ドイツ)
• [国際共同研究] Instituto de Astrofisica de Andalucia(スペイン)
• [国際共同研究] University of Copenhagen/Technical University of Denmark(デンマーク)
• [国際共同研究] Osservatorio Astronomico di Capodimonte/Osservatorio Astronomico di Brera/Osservatorio Astronomico di Roma(イタリア)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Properties of gamma-ray decay lines in 3D core-collapse supernova models, with application to SN 1987A and Cas A (2020)
  • 著者名/発表者名: Jerkstrand A、Wongwathanarat A、Janka H-T、Gabler M、Alp D、Diehl R、Maeda K、Larsson J、Fransson C、Menon A、Heger A
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 494 号: 2 ページ: 2471-2497
  • DOI: 10.1093/mnras/staa736
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The HSC-SSP Transient Survey: Implications from Early Photometry and Rise Time of Normal Type Ia Supernovae (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiang Ji-an、Yasuda Naoki、Maeda Keiichi、Doi Mamoru、Shigeyama Toshikazu、Tominaga Nozomu、Tanaka Masaomi、Moriya Takashi J.、Takahashi Ichiro、Suzuki Nao、Morokuma Tomoki、Nomoto Ken’ichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 892 号: 1 ページ: 25-37
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab76cb
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rapid Transients Originating from Thermonuclear Explosions in Helium White Dwarf Tidal Disruption Events (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawana Kojiro、Maeda Keiichi、Yoshida Naoki、Tanikawa Ataru
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 890 号: 2 ページ: L26-L26
  • DOI: 10.3847/2041-8213/ab7209
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A type Ia supernova at the heart of superluminous transient SN 2006gy (2020)
  • 著者名/発表者名: Jerkstrand, Anders, Maeda, Keiichi, Kawabata, Koji S.
  • 雑誌名: Science 巻: 367 号: 6476 ページ: 415-418
  • DOI: 10.1126/science.aaw1469
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Supernova 2014C: Ongoing Interaction with Extended Circumstellar Material with Silicate Dust (2019)
  • 著者名/発表者名: Tinyanont Samaporn、Lau Ryan M.、Kasliwal Mansi M.、Maeda Keiichi、Smith Nathan、Fox Ori D.、Gehrz Robert D.、De Kishalay、Jencson Jacob、Bally John、Masci Frank
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 887 号: 1 ページ: 75-75
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab521b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Properties of the Post-inspiral Common Envelope Ejecta - I. Dynamical and Thermal Evolution (2019)
  • 著者名/発表者名: Roberto Iaconi, Keiichi Maeda, Orsola De Marco, Takaya Nozawa, Thomas Reichardt
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 489 号: 3 ページ: 3334-3350
  • DOI: 10.1093/mnras/stz2312
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleosynthesis Constraints on the Energy Growth Timescale of a Core-collapse Supernova Explosion (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawada Ryo、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 886 号: 1 ページ: 47-47
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab4da3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double-detonation Models for Type Ia Supernovae: Trigger of Detonation in Companion White Dwarfs and Signatures of Companions’ Stripped-off Materials (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa Ataru、Nomoto Ken’ichi、Nakasato Naohito、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 号: 2 ページ: 103-103
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab46b6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Contribution of Magnetized White Dwarf Binaries to Type Ia Supernova Populations (2019)
  • 著者名/発表者名: Ablimit Iminhaji、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 号: 2 ページ: 99-99
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab4814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radio Emission from Supernovae in the Very Early Phase: Implications for the Dynamical Mass Loss of Massive Stars (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Tomoki、Maeda Keiichi、Lee Shiu-Hang、Yasuda Haruo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 号: 1 ページ: 41-41
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab4421
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-Ray and Gamma-Ray Emission from Core-collapse Supernovae: Comparison of Three-dimensional Neutrino-driven Explosions with SN 1987A (2019)
  • 著者名/発表者名: Alp Dennis、Larsson Josefin、Maeda Keiichi、Fransson Claes、Wongwathanarat Annop、Gabler Michael、Janka Hans-Thomas、Jerkstrand Anders、Heger Alexander、Menon Athira
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 号: 1 ページ: 22-22
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab3395
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Constraining Massive Star Activities in the Final Years through Properties of Supernovae and Their Progenitors (2019)
  • 著者名/発表者名: Ouchi Ryoma、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 877 号: 2 ページ: 92-105
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab1a37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Hydrodynamic Simulations of Supernova Ejecta with a Central Energy Source (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 880 号: 2 ページ: 150-150
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab2ad3
  • 査読あり
• [雑誌論文] SN 2017czd: A Rapidly Evolving Supernova from a Weak Explosion of a Type IIb Supernova Progenitor (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka, Tatsuya; Moriya, Takashi J.; Tanaka, Masaomi; Yamanaka, Masayuki; Kawabata, Koji S.; Maeda, Keiichi; Kawabata, Miho; Kawahara, Naoki; Itagaki, Koichi; Ouchi, Ryoma; Blinnikov, Sergei I.; Tominaga, Nozomu; Uemura, Makoto
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 875 号: 1 ページ: 76-87
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0dfe
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A hybrid envelope-stripping mechanism for massive stars from supernova nebular spectroscopy (2019)
  • 著者名/発表者名: Fang Qiliang、Maeda Keiichi、Kuncarayakti Hanindyo、Sun Fengwu、Gal-Yam Avishay
  • 雑誌名: Nature Astronomy 巻: 印刷中 号: 5 ページ: 434-439
  • DOI: 10.1038/s41550-019-0710-6
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Signatures of a jet cocoon in early spectra of a supernova associated with a γ-ray burst (2019)
  • 著者名/発表者名: Izzo L.、de Ugarte Postigo A.、Maeda K.、et al.
  • 雑誌名: Nature 巻: 565 号: 7739 ページ: 324-327
  • DOI: 10.1038/s41586-018-0826-3
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] High-energy Emission from Interacting Supernovae: New Constraints on Cosmic-Ray Acceleration in Dense Circumstellar Environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Murase Kohta、Franckowiak Anna、Maeda Keiichi、Margutti Raffaella、Beacom John F.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 874 号: 1 ページ: 80-80
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ab0422
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Relativistic Supernova Ejecta Colliding with a Circumstellar Medium: An Application to the Low-luminosity GRB 171205A (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi、Shigeyama Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 870 号: 1 ページ: 38-38
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaef85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Magnetized White Dwarf Binaries to Type Ia Supernovae (2019)
  • 著者名/発表者名: Ablimit Iminhaji、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 871 号: 1 ページ: 31-31
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aaf722
  • 査読あり
• [雑誌論文] Monte Carlo Population Synthesis on Massive Star Binaries: Astrophysical Implications for Gravitational-wave Sources (2018)
  • 著者名/発表者名: Ablimit Iminhaji、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 866 号: 2 ページ: 151-151
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aae378
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Radioactivity or Interactions? Multiple Origins of Early-excess Type Ia Supernovae and Associated Subclasses (2018)
  • 著者名/発表者名: Jiang Ji-an、Doi Mamoru、Maeda Keiichi、Shigeyama Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 865 号: 2 ページ: 149-149
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aadb9a
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The Origin of the Ha-like Structure in Nebular Spectra of Type IIb Supernovae (2018)
  • 著者名/発表者名: Fang Qiliang、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 864 号: 1 ページ: 47-47
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aad096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type Ia Supernovae in the First Few Days: Signatures of Helium Detonation versus Interaction (2018)
  • 著者名/発表者名: Maeda Keiichi、Jiang Ji-an、Shigeyama Toshikazu、Doi Mamoru
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 861 号: 2 ページ: 78-78
  • DOI: 10.3847/1538-4357/aac8d8
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Extended optical/NIR observations of Type Iax supernova 2014dt: Possible signatures of a bound remnant (2018)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, Miho; Kawabata, Koji S.; Maeda, Keiich; Yamanaka, Masayuki; Nakaoka, Tatsuya; Takaki, Katsutoshi; Fukushima, Daiki; Kojiguchi, Naoto; Masumoto, Kazunari; Matsumoto, Katsura; Akitaya, Hiroshi; Itoh, Ryosuke, et al.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 70 号: 6 ページ: 111-132
  • DOI: 10.1093/pasj/psy116
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Observational Properties of Ultra Stripped Envelope Supernovae (2020)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: GW Genesis: Third Annual Area Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] spectral and polarization signals from stripped-envelope supernovae (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: TDLI Workshop on The Radiating Universe in the Era of Multi-Messenger Astrophysics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Diversity of SNe Ia in the Rising Phase (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Progenitors of Type Ia Supernovae
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Constraining the explosions and progenitors of type la supernovae (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: ESO 2019 Workshop: The extragalactic explosive Universe: the new era of transient surveys and data-driven discovery
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Properties of stripped envelope supernovae (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: YITP long-term workshop Multi-Messenger Astrophysics in the Gravitational Wave Era
  • 国際学会
• [学会発表] SN and Stellar Physics at Kyoto, and the Seimei Telescope (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Time-domain astronomy workshop 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SN 2017iuk associated with GRB171205A (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Collaborative Meeting on Supernova Remnants between Japan and USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optical/Radio View on Supernovae Surrounded by Dense Circumstellar Media: A Possible Counterpart of High Energy Transients (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: The extreme Universe viewed in very-high-energy gamma rays 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 超新星からの高エネルギー放射 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前田啓一
  • 学会等名: 第１８回高宇連研究会
  • 招待講演
• [学会発表] 超新星の電波観測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 前田啓一
  • 学会等名: 突発・変動現象の電波フォローアップ
  • 招待講演
• [学会発表] Exploring the Phase Space of Extra-galactic Explosions (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: TDA-MMS 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Diversities in Theories and Observations of Exploding White Dwarfs (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: 10th NAOJ DTA Symposium on Stellar deaths and their diversity
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Sub-Relativistic Expansion of Supernova Ejecta Associated with a Gamma-Ray Burst (2018)
  • 著者名/発表者名: 前田啓一
  • 学会等名: 理論天文学研究会2018
  • 招待講演
• [学会発表] Modeling supernova observables through radiation transfer simulations (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: second annual symposium of GW-genesis
  • 国際学会
• [学会発表] SN Ia progenitors and explosion mechanisms (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Massive Stars and Supernovae
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Testing The Origin of Type Ia supernovae through Their Properties in The First Few Days (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Chile-Japan Academic Forum 2018
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Stripped-Envelope Supernova in The Late Phase (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Adventures in Astrophysics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Supernova light curves (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Frontiers of the Physics of Massive Stars: from the Main Sequence to LIGO
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Type Ia Supernova Triggered by He Detonation (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: The 15th Marcel Grossmann Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Radiation Transfer Simulations for Explosive Transients (2018)
  • 著者名/発表者名: 前田啓一
  • 学会等名: 「重力波物理学天文学・創世記」ワークショップ
• [学会発表] Progenitors and Explosion Mechanisms of Stripped-Envelope Supernovae (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Shocking Supernovae: surrounding interactions and unusual events
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Progenitors, Mass Loss, and Shock Breakout of Supernovae (2018)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Jet and Shock Breakout in Cosmic Transients
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 宇宙で最も明るい爆発現象の謎を解明
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2019/200124_2.html
• [備考] Origins of the 'Superluminous Supernovae'
  • URL: https://www.kyoto-u.ac.jp/en/research/research_results/2019/200124_2.html
• [備考] 宇宙で最も明るい爆発現象の謎が明らかに
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/55934
• [備考] Progress in understanding the brightest...
  • URL: https://www.mpa-garching.mpg.de/797272/news20200124
• [備考] 極超新星に付随する超高速成分を発見 －極超新星が光速ジェットにより引き起こされることを実証－
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/190117_1.html
• [備考] 重い星の終末期の外層放出機構を解明 －いつ、どのように星は減量するのか－
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2018/190305_1.html
• [備考] A hybrid mechanism works for massive stars...
  • URL: https://astronomycommunity.nature.com/users/233280-keiichi-maeda/posts/44889-a-hybrid-mechanism-works-for-massive-stars-in-losing-their-weight