極超新星とガンマ線バーストの爆発機構及び高赤方偏移における天体形成・進化の研究

2004 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04J10033
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 前田 啓一 東京大学, 大学院・総合文化研究科, 特別研究員(PD)
• キーワード: 超新星爆発 / 極超新星爆発 / ガンマ線バースト / ブラックホール / 銀河化学進化 / 元素合成(核反応) / 輻射輸送 / 流体力学

研究概要

1.超新星/極超新星の後期スペクトルの2次元計算による解析
(1)後期(爆発後約半年経過)の2次元スペクトル計算コードを完成した。
(2)極超新星SN1998bw(ガンマ線バーストGRB980425に付随)の後期スペクトル計算を行った。質量、爆発エネルギー、非球対称度の異なる約50個のモデルの各々についてスペクトルの時間発展を計算した。SN1998bwが大きい非対称をもつことを示し、親星の質量(>30太陽質量)、爆発エネルギー(>通常の10倍)の下限値を与えた。鉄等の重い元素から成る層と酸素の層の間で物質の撹拌、混入が起こっている可能性も指摘した。
(3)すばる望遠鏡で極超新星SN2003jdの後期スペクトル観測を行い、酸素輝線が2つのピークに分かれていることを発見した。これは上記(2)のモデルで視線方向を変えることで説明できる。
(4)極超新星SN1997efと1997dqの後期スペクトルを解析した。これらは爆発後1年ほどたっても光学的に厚い成分を持ち、他の超新星と異なる。
2.超新星/極超新星爆発における元素合成と銀河化学進化への寄与の研究
超新星における元素合成の計算を行い、銀河初期の化学組成を反映する超金属欠乏星の組成との比較を行った。とくに、爆発エネルギーが小さい場合にはブラックホールへの物質の降着が起こり、観測された組成と良い一致を見た。
3.ガンマ線バーストGRB030329に付随した超新星SN2003dhの性質
光度曲線、スペクトルの詳細な解析を行い、エネルギーの大きい極超新星であることを示した。
4.エックス線フラッシュXRF030723の光度曲線の解析
光度曲線の増光が付随する超新星によるものである可能性を指摘した。その超新星の爆発エネルギーが通常の超新星と同程度という結果を得た。このことから、ガンマ線バーストとエックス線フラッシュが本質的に異なる可能性を指摘した。

研究成果

• [雑誌論文] Two Dimensional Models of the Light Curve and Nebular Spectra of SN 1998bw (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeda, K., Nomoto, K., Mazzali, P.A.
  • 雑誌名: ASP (the Astronomical Society of the Pacific) Conference Series (印刷中)
• [雑誌論文] Spectroscopic Signatures of a Supernova in Gamma-Ray Bursts (2005)
  • 著者名/発表者名: Maeda, K.
  • 雑誌名: 第17回理論天文学懇談会シンポジウム集録 (印刷中)
• [雑誌論文] High-Velocity Features in the Spectra of the Type Ia Supernova SN 1999ee (2005)
  • 著者名/発表者名: Mazzali, P.A. et al.
  • 雑誌名: Monthly Notice of the Royal Astronomical Society 357 ページ: 200-206
• [雑誌論文] Asymmetry Effects in Hypernovae (2004)
  • 著者名/発表者名: Maeda, K. et al.
  • 雑誌名: Cosmic Explosion in Three Dimension (Cambridge University Press ; Cambridge) ページ: 244-254
• [雑誌論文] Nucleosynthesis in Aspherical Supernovae and Implications for the Early Galactic Chemical Evolution (2004)
  • 著者名/発表者名: Maeda, K., Nomoto, K.
  • 雑誌名: Frontier in Astroparticle Physics and Cosmology (University Academy Press ; Tokyo) ページ: 435-436
• [雑誌論文] Supernova Light Curve Models for the Bump in the Optical Counterpart of X-Ray Flash 030723 (2004)
  • 著者名/発表者名: Tominaga, N., Deng, J., Mazzali, P.A., Maeda, K.et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal (Letters) 612 ページ: 105-108
• [雑誌論文] Properties of Two Hypernovae Entering the Nebular Phase : SN 1997ef and SN 1997dq (2004)
  • 著者名/発表者名: Mazzali, P.A., Deng, J., Maeda, K.et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 614 ページ: 858-863
• [雑誌論文] Hypernovae : Their Properties and Gamma-Ray Burst Connection (2004)
  • 著者名/発表者名: Nomoto, K., Maeda, K.et al.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 ページ: 299-302
• [雑誌論文] Properties of SN 2003dh Associated with GRB030329 (2004)
  • 著者名/発表者名: Tominaga, N., Deng, J., Maeda, K.et al.
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics Supplement 155 ページ: 433-434
• [雑誌論文] Signatures of Electron Capture in Iron-rich Ejecta of SN 2003du (2004)
  • 著者名/発表者名: Hoflich, P. et al.
  • 雑誌名: The Astrophysical journal 617 ページ: 1258-1266
• [雑誌論文] Evidence for Asymmetry in Hypernova Explosions (2004)
  • 著者名/発表者名: Mazzali, P.A., Nomoto, K., Deng, J., Maeda, K., Tominaga, N.
  • 雑誌名: Memorie della Societa Astronomica Italiana Supplement 5 ページ: 172-177
• [雑誌論文] Population III Supernovae and their Nucleosynthesis (2004)
  • 著者名/発表者名: Nomoto, K., Maeda, K.et al.
  • 雑誌名: Memorie della Societa Astronomica Italiana Supplement 75 ページ: 312-321