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2016 年度 実績報告書

多次元相対論的輻射流体・元素合成計算で探るガンマ線バーストの起源

研究課題

研究課題/領域番号 15H05440
研究機関甲南大学

研究代表者

冨永 望  甲南大学, 理工学部, 教授 (00550279)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
キーワード輻射輸送 / ガンマ線バースト / 元素合成 / 超新星爆発
研究実績の概要

本研究課題はガンマ線バーストの起源を探るため、多次元多波長相対論的輻射流体計算コードの開発を進めている。平成28年度には以
下のような研究を行った。
1.継続時間の短いガンマ線バーストの起源は中性子星連星の合体と考えられている。中性子星連星は合体の際に重力波を放出し、その電磁波追観測が求められている。そこで、すばる望遠鏡や木曽シュミット望遠鏡を用いて、advanced LIGOによって観測された重力波源の可視光追観測を行った。平成28年度に検出された重力波源はブラックホール連星合体であったため、残念ながら可視光追観測では対応天体は観測されなかったが、多次元多波長相対論的輻射流体計算と比較可能な観測データを取得するための体制を整えることができた。また、同様の体制は高速電波バーストと呼ばれるミリ秒のパルスを放射する電波現象でも活用された。高速電波バーストについても中性子星連星合体を起源とする説もあり、本研究で開発を進めている多次元多波長相対論的輻射流体計算コードと比較可能な天体を増やすことができた。
2.多次元多波長相対論的輻射流体計算をパルサー星雲からの放射へ応用するために雇用している研究員が、パルサー星雲からの電波放射の加速モデルや磁気散逸を含む相対論的磁気流体の減速について研究し、研究会において発表を行った。本研究成果はパルサー星雲への応用のみならず、ガンマ線バーストにおいて磁気散逸が起こる場合の流体の振る舞いに応用可能であり、本研究の目的であるガンマ線バーストの起源の理解に対する一助となった。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

平成27年度に開発した球面調和関数を用いて光子の散乱を解き離散座標を用いて光子輸送を計算するSpherical Harmonic Discrete Ordinate Method (SHDOM)という手法を採用した多次元多波長相対論的輻射輸送計算コードを、軸対称円柱座標系に拡張し、一般に高エネルギー実験との比較で使用されている電子ガンマ線シャワーソフトウェアと直接比較を行い、さらに相対論的速度を持つ媒質中の非等方・非弾性散乱を含む輻射輸送について、我々の開発した相対論的光子輸送計算コードと一致することを確認した。以上のように、本研究課題の最終目標である多次元多波長相対論的輻射流体・元素合成計算コードに向けて研究は順調に進展している。
さらに、平成28年度には、開発している計算コードと比較可能な観測を取得するための体制およびデータ解析システムの構築を進め、実際に重力波源、高速電波バーストの観測を遂行することができた。これにより、ガンマ線バーストの起源を探るために必要不可欠である観測データの取得に道を開くことができた。

今後の研究の推進方策

軸対称円柱座標系多次元多波長相対論的輻射輸送計算コードを用いて、相対論的流体計算コードのよって得られた流体構造を背景として輻射輸送計算を行い、光度曲線、スペクトルを提出する。さらに提出した理論モデルを現実のガンマ線バーストに適用し、ガンマ線バーストの観測から求められる流体構造を明らかにする。さらに、相対論的輻射流体計算コードの実現に向けて、多次元多波長相対論的輻射輸送計算コードと相対論的流体計算コードの融合を進める。また、本計算コードの開発と並行して、雇用している研究員とともに、本計算コードのテストとしてレーザー実験の実験結果との比較を行う。さらに、開発している多次元多波長相対論的輻射流体・元素合成計算コードの適用天体を増やし、比較可能な観測データを取得するためのガンマ線バースト・超新星爆発・重力波源・高速電波バーストの追観測体制の構築を推し進める。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 5件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] ITEP(ロシア連邦)

    • 国名
      ロシア連邦
    • 外国機関名
      ITEP
  • [雑誌論文] Broad-lined Supernova 2016coi with a Helium Envelope2017

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 837 ページ: 1 (8pages)

    • DOI

      10.3847/1538-4357/aa5f57

    • 査読あり
  • [雑誌論文] J-GEM follow-up observations of the gravitational wave source GW1512262017

    • 著者名/発表者名
      Yoshida et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 69 ページ: 9 (12pages)

    • DOI

      10.1093/pasj/psw113

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Machine-learning selection of optical transients in the Subaru/Hyper Suprime-Cam survey2016

    • 著者名/発表者名
      Morii et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 68 ページ: 104 (8pages)

    • DOI

      10.1093/pasj/psw096

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optical and radio astrometry of the galaxy associated with FRB 1504182016

    • 著者名/発表者名
      Bassa et al.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters

      巻: 463 ページ: L36-L40

    • DOI

      10.1093/mnrasl/slw151

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] OISTER optical and near-infrared observations of the super-Chandrasekhar supernova candidate SN 2012dn: Dust emission from the circumstellar shell2016

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 68 ページ: 68 (24pages)

    • DOI

      10.1093/pasj/psw047

    • 査読あり
  • [雑誌論文] J-GEM follow-up observations to search for an optical counterpart of the first gravitational wave source GW1509142016

    • 著者名/発表者名
      Morokuma et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 68 ページ: L9 (6pages)

    • DOI

      10.1093/pasj/psw061

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Where are the Low-mass Population III Stars?2016

    • 著者名/発表者名
      Ishiyama et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 826 ページ: 9 (11pages)

    • DOI

      10.3847/0004-637X/826/1/9

    • 査読あり
  • [雑誌論文] An effective selection method for low-mass active black holes and first spectroscopic identification2016

    • 著者名/発表者名
      Morokuma et al.
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 68 ページ: 40 (10pages)

    • DOI

      10.1093/pasj/psw033

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Multicolor Light Curve Simulations of Population III Core-Collapse Supernovae: From Shock Breakout to 56Co Decay2016

    • 著者名/発表者名
      Tolstov et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 821 ページ: 124 (14pages)

    • DOI

      10.3847/0004-637X/821/2/124

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] 磁場散逸を含んだ相対論的磁気流体流れの減速について2017

    • 著者名/発表者名
      田中周太, 當真賢二, 冨永望
    • 学会等名
      日本天文学会2017年春季年会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-18
  • [学会発表] 超新星残骸観測から探る超新星爆発2017

    • 著者名/発表者名
      冨永望
    • 学会等名
      日本天文学会2017年春季年会
    • 発表場所
      九州大学
    • 年月日
      2017-03-15 – 2017-03-18
    • 招待講演
  • [学会発表] 重力波源の可視光追観測2017

    • 著者名/発表者名
      冨永望
    • 学会等名
      連星中性子星・ブラックホールを含む重力波源の電磁波対応天体
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2017-03-06 – 2017-03-08
    • 招待講演
  • [学会発表] HSC Transient Survey2017

    • 著者名/発表者名
      冨永望
    • 学会等名
      マルチメッセンジャー天文学研究会
    • 発表場所
      千葉大学
    • 年月日
      2017-03-02 – 2017-03-03
    • 招待講演
  • [学会発表] Transient Survey with Subaru/Hyper Suprime- Cam2016

    • 著者名/発表者名
      冨永望
    • 学会等名
      Gravitational-Wave Astrophysics in the High Event Rate Regime
    • 発表場所
      東京大学
    • 年月日
      2016-12-05 – 2016-12-06
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Search for optical counterparts of gravitational waves2016

    • 著者名/発表者名
      冨永望
    • 学会等名
      Compact stars and gravitational waves
    • 発表場所
      京都大学
    • 年月日
      2016-10-31 – 2016-11-04
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] パルサー星雲における二次フェルミ加速モデル2016

    • 著者名/発表者名
      田中周太
    • 学会等名
      日本天文学会2016年秋季年会
    • 発表場所
      愛媛大学
    • 年月日
      2016-09-14 – 2016-09-16
  • [学会発表] Development of a multidimensional relativisticradiative transfer code2016

    • 著者名/発表者名
      冨永望
    • 学会等名
      FRONTIERS OF NONLINEAR PHYSICS 2016
    • 発表場所
      Nizhny Novgorod, Russia
    • 年月日
      2016-07-17 – 2016-07-23
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Stochastic Acceleration Model of Radio Emission from Pulsar Wind Nebulae2016

    • 著者名/発表者名
      田中周太
    • 学会等名
      Supernova Remnants: An Odyssey in Space After Steller Death
    • 発表場所
      ギリシャ、クレタ島、ハニア (Chania, Crete, Greece)
    • 年月日
      2016-06-06 – 2016-06-11
    • 国際学会

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公開日: 2018-01-16   更新日: 2022-09-01  

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