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コンパクト天体現象における高温・高密度核物質状態方程式の系統的研究

公募研究

研究領域重力波物理学・天文学:創世記
研究課題/領域番号 18H04598
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
研究機関九州大学

研究代表者

富樫 甫  九州大学, 理学研究院, 学術研究員 (70733939)

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 *注記
1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2018年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
キーワード高密度核物質 / 状態方程式 / 超新星爆発 / 中性子星 / 対称エネルギー / 核物質
研究実績の概要

本研究の目的は、核物質状態方程式を特徴付ける飽和密度経験値の不定性が、中性子星や重力崩壊型超新星爆発などの高密度天体現象に与える影響を系統的に調べることで、高密度天体現象の観測から飽和密度経験値の不定性を絞り込む可能性について定量的に評価することである。この目的達成のため、本研究では、飽和密度経験値で陽に表される現象論的な一様核物質のエネルギー表式に基づいて、天体シミュレーションに適用可能な広範囲の密度・温度・陽子混在度における核物質の熱力学量を完備した状態方程式テーブルを様々な飽和密度経験値のパラメターセットに対して作成し、実際のシミュレーションへと適用することを目指す。この際、飽和密度経験値のパラメターセットは、原子核の実験値を大局的に再現するように決定された先行研究の値を採用し、それぞれのパラメターセットに基づいて非一様核物質に対するThomas-Fermi計算を行うことで、超新星爆発計算用状態方程式テーブルを作成する。
前年度の研究では、9通りの飽和密度経験値のパラメターセットに対して状態方程式テーブルを作成し、典型的な温度や陽子混在度における熱力学量の振る舞いを解析した。2019年度の研究では、さらに系統的な解析を行うため、先行研究で提案された304通りの飽和密度経験値について状態方程式テーブルを作成し、有限温度非一様相に現れる原子核の質量数や組成について解析を行った。
さらに2019年度は、上述の非一様核物質に対するThomas-Fermi計算によって得られた代表的な2種類の状態方程式テーブルを用いて、太陽質量の15倍の質量を持つ親星の球対称重力崩壊シミュレーションにも取り組んだ。その結果、星の中心部における密度分布や粒子組成には多少の違いが見られたが、放出されるニュートリノの平均エネルギーや光度については、状態方程式の影響はあまり大きくないことがわかった。

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。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 9件、 招待講演 4件)

  • [雑誌論文] Nuclear Equation of State Based on the Many-Body Calculation with Realistic Nuclear Forces2020

    • 著者名/発表者名
      Togashi Hajime
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceeding

      巻: 31

    • DOI

      10.7566/jpscp.31.011022

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] New Neutron Star Equation of State with Quark-Hadron Crossover2019

    • 著者名/発表者名
      Baym Gordon、Furusawa Shun、Hatsuda Tetsuo、Kojo Toru、Togashi Hajime
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 885 号: 1 ページ: 42-42

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab441e

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Cluster Variational Method for Hyperonic Nuclear Matter with Coupled Channels2019

    • 著者名/発表者名
      Togashi Hajime、Takano Masatoshi
    • 雑誌名

      JPS Conference Proceeding

      巻: 26

    • DOI

      10.7566/jpscp.26.031024

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Symmetry energy effects on nuclear clusters in supernova matter2020

    • 著者名/発表者名
      Hajime Togashi
    • 学会等名
      Japan-France Joint Workshop on "Clusters in quantum systems: from atoms to nuclei and hadrons"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A systematic study of supernova equations of state with the Thomas-Fermi method2020

    • 著者名/発表者名
      Hajime Togashi
    • 学会等名
      3rd Annual Area Symposium on "Gravitaional Wave Physics and Astronomy: Genesis"
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Nuclear Equation of State Based on the Many-Body Calculation with Realistic Nuclear Forces2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Togashi
    • 学会等名
      15th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies (OMEG15)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effects of the symmetry energy on supernova equations of state at sub-nuclear densities2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Togashi
    • 学会等名
      9th International Symposium on Nuclear Symmetry Energy (NuSYM2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Effects of nuclear saturation properties on the equation of state for hot nuclear matter in core-collapse supernovae2019

    • 著者名/発表者名
      Hajime Togashi
    • 学会等名
      International Workshop on Multi-dimensional Modeling and Multi-Messenger observation from Core-Collapse Supernovae (4MCOCOS)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Supernova equation of state and symmetry energy at sub-nuclear densities2018

    • 著者名/発表者名
      H. Togashi
    • 学会等名
      NuSYM2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Systematic study of nuclear equations of state in core-collapse supernovae2018

    • 著者名/発表者名
      H. Togashi
    • 学会等名
      Deciphering multi-dimensional nature of core-collapse supernovae via gravitational-wave and neutrino signatures
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Systematic study of supernova equations of state at sub-nuclear densities with the Thomas-Fermi calculation2018

    • 著者名/発表者名
      H. Togashi
    • 学会等名
      5th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effects of nuclear saturation properties on the supernova equations of state at sub-nuclear densities2018

    • 著者名/発表者名
      H. Togashi
    • 学会等名
      2nd Annual Symposium of GW-genesis
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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