超新星爆発のメカニズムと高密度物質の状態方程式

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04640391
• 研究機関: 同志社女子大学
• 研究代表者: 高原 まり子 同志社女子大学, 学芸学部, 助教授 (00197196)
• 研究分担者: 佐藤 勝彦 東京大学, 理学部, 教授 (00111914)
• キーワード: 超新星爆発 / 状態方程式 / 相転移 / SN1987A / 衝撃波 / 対流不安定 / ニュートリノ / 回転

研究概要

星の進化の最終段階である超新星爆発は、宇宙物理学の中で最も興味深い研究対象の一つである。しかし、大マゼラン雲の超新星で予言通りニュートリノが検出されたにもかかわらず、超新星爆発の理論は、現在もその爆発機構を明らかにできずにいる。本研究は、この混迷した理論の現状を打開することを目的とする。特に、高密度物質の状態方程式に注目して、更に、回転や対流不安定の爆発に与える影響も考慮して爆発機構を探る計画であった。これらの課題について、以下の結果が得られた。
1.爆発に有効であると考えられる柔らかい一次相転移を含む状態方程式を計算し、その性質を調べた。また、相転移を考慮した状態方程式を用いてシミュレーションを行い、相転移の重力崩壊に与える影響について調べた。
2.その結果、コアはバウンス前に相転移領域に突入し、相転移後非常に高温になることがわかった。これは、ニュートリノを多量に発生させることになる。これが、遅延爆発機構で重要なニュートリノ光度の上昇にどれだけ寄与するかを現在検討中である。
3.回転と対流不安定の爆発に与えるメカニズムを検討するために、2次元、3次元の流体力学の方程式を解くプログラムを開発してシミュレーションを行った。その結果、回転を考慮すると、球対称の場合よりも爆発しにくくなること、また、対流不安定を考慮してもニュートリノの光度は期待したほど高くならないことがわかった。

研究成果

• [文献書誌] 小田健司: "Weak Interaction Rates of sd Shell Nuclei in Stellar Matter" Unstable Nuclei in Astrophysics:Proceedings of the International. 205-208 (1992)
• [文献書誌] 高原まり子: "Supernova Explosions and the Soft Eguation fu State" The Structure and Evolution of Neutron Stars,Addison Wesley. 268-275 (1992)
• [文献書誌] 石川真一郎: "Asymmetric Explosion in SN1987A" Astronorny and Astrophysics. 258. 415-422 (1992)
• [文献書誌] 小田健司: "Gamow-Teller Strength Distributions in the sd-Shell Nuclei and the Weak Interaction Rates in stellar Matter" Proceedings of the Sixth International Conference on Nuclei For From Stability and Ninth International Conference on Atomic Masses and Fundamental Constants,Institute of Physics Publishrg Ltd.797-799 (1993)
• [文献書誌] 山田章一: "Convective Instability in Hot Bublles in Delayed supernova Explosion" Progress of Theoretical Physics. 89. 1175-1182 (1993)
• [文献書誌] 清水 鉄也: "Three Dimmensional Simulation of Convection in Supernova Coves" Publication of Astronomical Society of Japan. 45. L53-L57 (1993)
• [文献書誌] 佐藤勝彦: "Neutninos and Explosion Mechanism of Supernovae" Frontiers of Neutrino Astrophysics,Universal Acodemy pross. 191-202 (1993)
• [文献書誌] 小田健司: "Rate Tables for the Weak Processes of sd Shell Nuclei in Stellar Matter" Atomic Data and Nuclear Data Tables. 56(発表予定). (1994)
• [文献書誌] 高原まり子: "壮絶なる星の死-超新星爆発-" 培風館, 170 (1994)