ガンマ線バーストの起源の理論的研究

2009 年度 自己評価報告書

• 研究領域: ガンマ線バーストで読み解く太古の宇宙・研究の総括
• 研究課題/領域番号: 19047004
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中村 卓史 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (80155837)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: ガンマ線バースト / 初代星の形成 / 超新星爆発 / ジェット / 残光 / 距離指標

研究概要

継続時間が長いガンマ線バースト(以下GRBと略称)は特異な超新星の爆発時にジェットが飛び出して発生することが分かって来た。GRBが特異な超新星なら宇宙で最初に星ができた太古の宇宙にもGRBは存在した可能性がある。しかもGRBは宇宙で最も明るい光源として知られているので宇宙の果てでも観測できるのではないかと考えられている。代表者が米徳らと発見したGRBの光度とスペクトルのピークのいわゆる米徳関係式を赤方変移の決まっていない600個程度のGRBに適用すると赤方変移z=10程度のGRBが存在することを推定していた。理論的に赤方変移z=30程度のGRBもあるのではないかという予想すらある。実際2005年にはSwift衛星が稼働し始めて直ぐに領域代表者の河合らはすばる望遠鏡を用いてz=6.29のGRBを発見した。2008年にはz=6.7のGRB080913また2009年にはz=8.2のGRB090423が発見された。予想通りの進展であり、特にz=8.2のGRB090423は現在最も遠い天体として認知されている。本領域のタイトル通り太古の宇宙が見えつつある。
このような研究の進展に伴いGRBに関連する理論的研究も多分野にまたがり一人の研究者が全てをカバーすることは不可能であり、研究者が常時情報を交換する有機的な組織が必要である。理論の計画研究はまさにこれを狙いとしている。具体的には(1)GRBの距離指標の研究(2)GRBの親星、母銀河の研究(3)GRBと超新星爆発の研究(4)ジェットの発生と伝搬の研究(5)GRBと残光の放射機構の研究を主にとりあげ、TV会議等を駆使して常時有機的な繋がりを深めることで過去から現在に至るGRBの起原に迫ることを主要な目的とする。また、全く新しい発見にも対応して理論的な考察を行い論文を発表する。

研究成果

• [雑誌論文] Evolution of Very Massive Population III Stars with Mass Accretionfrom Pre-main Sequence to Collapse (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohkubo, T., Nomoto, K., Umeda, H., Yoshida, N., Tsuruta, S.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 706 ページ: 1184-1193
• [雑誌論文] Prior Emission Model for X-ray Plateau Phase of Gamma-Ray Burst Afterglows (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamazaki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 690 ページ: L118-L121
• [雑誌論文] Development of a General Relativistic Magnetohydrodynamic Code and Its Application to the Central Engine of Long Gamma-Ray Bursts (2009)
  • 著者名/発表者名: S. Nagataki
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume704,Issue2 ページ: 937-950
• [雑誌論文] Protostar Formation in the Early Universe (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, N., Omukai, K., Hernquist, L.
  • 雑誌名: Science 321 ページ: 669
• [雑誌論文] Gamma ray Bursts in 1. 8 < z< 5. 6 suggest that the time variation of dark energy is small (2008)
  • 著者名/発表者名: Y. Kodama, D. Yonetoku, T. Murakami, R. Tsutsui, T. Nakamura
  • 雑誌名: Mon. Not. Roy. Astron. Soc. 391 ページ: L1-L4
• [雑誌論文] Unstable GRB Photospheres and e+/-Annihilation Lines Ioka (2007)
  • 著者名/発表者名: Kunihito; Murase, Kohta; Toma, Kenji; Nagataki, Shigehiro;Nakamura
  • 雑誌名: Takashi The Astrophysical Journal 670 ページ: L77-L80
• [学会発表] The First Stars and Galaxies (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Omukai
  • 学会等名: Low metalicity Star Formation
  • 発表場所: Austin USA
  • 年月日: 20100300
• [学会発表] The Essential Cosmology for the Next Generation (2010)
  • 著者名/発表者名: Takashi Nakamura, Daisuke Yonetoku, Toshio Murakami, Keitaro Takahashi
  • 学会等名: Gamma Ray Cosmology Project Ryo Tsutsui
  • 発表場所: Playa del Carmen Mexico
  • 年月日: 20100100
• [学会発表] The Shocking Universe (2009)
  • 著者名/発表者名: Ryo Yamazaki
  • 学会等名: Prior Emission Model for the Plateau Phase in the X-ray Afterglow
  • 発表場所: Venice Italy
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] Toward Understanding of GRB-Supernova Connection by General Relativistic MHD simulation (2009)
  • 著者名/発表者名: S.Nagataki
  • 学会等名: 4th Sakharov Conference on Physics
  • 発表場所: Moscow Russia
  • 年月日: 20090500
• [学会発表] The Galaxy Disk in a Cosmological Context IAU Symp. (2008)
  • 著者名/発表者名: K. Nomoto
  • 学会等名: Chemical Yields from supernova and intermediate-mass stars
  • 発表場所: Copenhagen Denmark
  • 年月日: 20080600
• [備考] 分担者の井岡:「Off-axisガンマ線バーストの研究」2008年度日本物理学会若手奨励賞分担者の山崎:「ガンマ線バーストの多様性に関する理論的研究」2009年度日本天文学会研究奨励賞:代表者の共同研究者の米徳:「ガンマ線バーストにおける米徳関係式の発見と初期宇宙の研究」2009年度文部科学大臣表彰若手研究者賞(これはまさに共同研究のテーマの1つでもある。)