超新星における相対論的輻射流体力学の研究

2007 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16540213
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 天文学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 茂山 俊和 東京大学, 大学院・理学系研究科, 准教授 (70211951)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2007
• キーワード: 超新星 / 軽元素合成 / 自己相似解 / 無衝突プラズマ / 定常解

研究概要

Wolf-Rayet星のように半径が小さい星の爆発では衝撃波が表面を通過した直後に外層が相対論的速度にまで加速されることが知られている。このような加速現象に引き続き起こる星周物質との相互作用に関して、このように加速されたCやOが星間ガス中のHやHeと破砕反応による軽元素合成過程を数値計算によって調べた。この研究により、自転によって炭素と酸素の層がむき出しになった星の超新星爆発によって加速された外層が星周物質とのあいだで破砕反応を起こすことによって局所的に軽元素の濃度を増やすことができ、銀河初期に生まれた星でも軽元素を多く持った星を作る可能性を示した。また、この加速現象およびその後の星間物質との相互作用を超相対論的な極限で記述できる自己相似解を発見した。さらに、無衝突系プラズマとしての振る舞いをVlasov-Maxwe11方程式系の解を調べることで研究した。空間2次元、運動量空間3次元を扱えるmesh法に基づく数値計算コードを開発し、空間z軸方向に一様な2つのプラズマがすれ違う時の現象を計算した。その結果、ほんの小しのx-y方向にsinusoidalな構造を持つ磁場が存在すると磁場は形状を保ったまま増幅され、フィラメント状のz方向の電流が磁場のループ毎に形成される。しかし、十分時間が経過するとこれらの電流がくっついて、境界条件が許す最小の数の電流だけが残ることを見いだした。電流どうしがくっつく際に磁場がどのように進化するかは解析中である。次に、この数値計算結果から見つかった準定常的な状態を解析的に表現することを試みた。粒子の分布関数のMaxwell-Boltzmann分布からのずれをHermite関数によって展開することでVlasov-Maxwell方程式系の定常解を解析的に表現することに成功した。

研究成果

• [雑誌論文] A Novel Method to Construct Stationary Solutioes of the Vlasov Maxwell system (2008)
  • 著者名/発表者名: 鈴木昭宏
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 15(印刷中)
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shigeyama, Toshikazu, A Novel Method to Construct Stationary Solutions of the Vlasov Maxwell system (2008)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Akihiro
  • 雑誌名: Physics of Plasmas 15
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Relativistic Flows after Shock Emergence (2007)
  • 著者名/発表者名: 菊地礼奈
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 657 ページ: 860-869
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Origin of Carbon Enhancement and the Initial Mass Function of Extremely Metal-poor Stars in the Galactic Halo (2007)
  • 著者名/発表者名: 小宮裕
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 658 ページ: 367-390
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-similar solutions for the emergence of energy varying shocx waves from plane-parallel atmospheres (2007)
  • 著者名/発表者名: 鈴木昭宏
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 661 ページ: 385-393
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly He-rich Matter Dredged Up by Extra Mixing through Stellar Encounters in Globular Clusters (2007)
  • 著者名/発表者名: Suda, Takuma ; Tsujimoto, Takuji ; Shigeyama, Toshikazu Fujimoto, Masayuki Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 671, Issue 2 ページ: L129-L132
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Searching for a Companion Star of Tycho's Type la Supernova with Optical Spectroscopic Observations (2007)
  • 著者名/発表者名: Ihara, Y. ; Ozaki, J. ; Doi, M. ; Shigeyama, T. ; Kashikawa, N. ; Komiyama, K. Hattori, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan Vol.59, No.4 ページ: 811-826
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Self-similar Solutions for the Emergence of Energy-varying Shock Waves from Plane-parallel Atmospheres (2007)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, Akihiro ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 661, Issue 1 ページ: 385-393
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The Origin of Carbon Enhancement and the Initial Mass Function of Extremely Metal-poor Stars in the Galactic Halo (2007)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Yutaka ; Suda, Takuma ; Minaguchi, Hiroki ; Shigeyama, Toshikazu Aoki, Wako ; Fujimoto, Masayuki Y.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 658, Issue 1 ページ: 367-390
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Relativistic Flows after Shock Emergence (2007)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi, Reina ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 657, Issue 2 ページ: 860-869
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Relics of Metal-free Low-Mass Stars Exploding as Thermonuclear Supernovae (2006)
  • 著者名/発表者名: 辻本拓司
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 638 ページ: 109-112
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Light-Element Production in the Circumstellar Matter of Energetic Type Ic Supernovae (2006)
  • 著者名/発表者名: 中村航
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 643 ページ: 115-118
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Method to Identify the Companion Stars of Type Ia Supernovae in Young Supernova Remnants (2006)
  • 著者名/発表者名: 尾崎仁
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 644 ページ: 954-958
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-similar solutions for the interaction of relativistic ejecta with an ambient medium (2006)
  • 著者名/発表者名: 中村航
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 645 ページ: 431-435
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Pollution of Main-Sequence Stars through Encounters with AGB Ejecta in ω Centauri (2006)
  • 著者名/発表者名: 辻本拓司
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 654 ページ: 139-142
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Surface Pollution of Main-Sequence Stars through Encounters with AGB Ejecta in ω Centauri (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsujimoto, Takuji ; Shigeyama, Toshikazu ; Suda, Takuma
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 654, Issue 2 ページ: L139-L142
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Self-similar Solutions for the Interaction of Relativistic Ejecta with an Ambient Medium (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Ko ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 645, Issue 1 ページ: 431-435
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Light Elements Produced by Nitrogen-rich Type Ic Supernovae, ORIGIN OF MATTER AND EVOLUTION OF GALAXIES International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Ko ; Inoue, Susumu ; Wanajo, Shinya ; Suzuki, Takeru ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: New Horizon of Nuclear Astrophysics and Cosmology. AIP Conference Proceedings Volume 847 ページ: 446-448
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Light Element Production in Type Ic Supernovae, ORIGIN OF MATTER AND EVOLUTION OF GALAXIES : International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies (2006)
  • 著者名/発表者名: Shigeyama, Toshikazu ; Nakamura, Ko ; Wanajo, Shinya ; Inoue, Susumu
  • 雑誌名: New Horizon of Nuclear Astrophysics and Cosmology. AIP Conference Proceedings Volume 847 ページ: 105-110
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] A Method to Identify the Companion Stars of Type la Supernovae in Young Supernova Remnants (2006)
  • 著者名/発表者名: Ozaki, Jin ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 644, Issue 2 ページ: 954-958
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Light-Element Production in the Circumstellar Matter of Energetic Type Ic Supernovae (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Ko ; Inoue, Susumu ; Wanajo, Shinya ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 643, Issue 2 ページ: L115-L118
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Relics of Metal-free Low-Mass Stars Exploding as Thermonuclear Supernovae (2006)
  • 著者名/発表者名: Tsujimoto, Takuji ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 638, Issue 2 ページ: L109-L112
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Light Element Production in the Circumstellar Matter of Type Ic Supernovae at Low Metallicity (2006)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Ko ; Inoue, Susumu ; Wanajo, Shinya ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: Proceedings of the International Symposium ion Nuclear Astrophysics - Nuclei in the Cosmos IX ページ: 148-153
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Self-Similar Evolution of Relativistic Shock Waves Emerging from Plane-Parallel Atmospheres (2005)
  • 著者名/発表者名: 中山和則
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 627 ページ: 310-318
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Self-similar Evolution of Relativistic Shock Waves Emerging from Plane-parallel Atmospheres (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakayama, Kazunori ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 627, Issue 1 ページ: 310-318
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Roles of Supernova Ejecta in Nucleosynthesis of the Light Elements Li, Be, and B (2004)
  • 著者名/発表者名: 中村 航
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 610 ページ: 888-896
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
  • 査読あり
• [雑誌論文] Roles of Supernova Ejecta in Nucleosynthesis of the Light Elements Li, Be, and B (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakamura, Ko ; Shigeyama, Toshikazu
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Volume 610, Issue 2 ページ: 888-896
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] 銀河系ハロー星の化学力学進化 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中里直人
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 岐阜大学
  • 年月日: 2007-09-26
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 重い金属欠乏星の爆発にともなう軽元素合成 (2007)
  • 著者名/発表者名: 中村 航
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2007-03-30
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 爆発のエネルギーを超新星残骸から見積もるときの星周物質の影響 (2007)
  • 著者名/発表者名: 菊地 礼奈
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2007-03-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 若いSNR Ia中のイオン化状態 (2007)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 仁
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2007-03-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 超新星残骸TychoにおけるFelの吸収測定とIa型超新星伴星探査 (2007)
  • 著者名/発表者名: 井原 隆
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 東海大学
  • 年月日: 2007-03-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 球状星団Omega Centauriに見られる2つの主系列の起源について (2006)
  • 著者名/発表者名: 茂山 俊和
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 九州国際大学
  • 年月日: 2006-09-21
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 衝撃波により加速された星の外層の発展:数値計算と目己相似解の比較 (2006)
  • 著者名/発表者名: 菊地 礼奈
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 九州国際大学
  • 年月日: 2006-09-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] X線での観測に基づいたTycho's SNR中の物理量の推定 (2006)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 仁
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 九州国際大学
  • 年月日: 2006-09-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 金属欠乏星による軽元素合成の新しい可能性 (2006)
  • 著者名/発表者名: 中村 航
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 九州国際大学
  • 年月日: 2006-09-19
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Ic型超新星の星周物質との相互作用による軽元素合成 (2006)
  • 著者名/発表者名: 中村 航
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 和歌山大学
  • 年月日: 2006-03-29
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] すばるによるTycho's SNRでの伴星候補天体の分光観測に対する理論的考察 (2006)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 仁
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 和歌山大学
  • 年月日: 2006-03-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 初期銀河ハローの質量関数 〜炭素過剰金属欠乏星の進化モデルから〜 (2006)
  • 著者名/発表者名: 小宮 悠
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 和歌山大学
  • 年月日: 2006-03-27
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] Production in Type Ic Supernovae (2005)
  • 著者名/発表者名: Light Element
  • 学会等名: International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies 2005
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20050000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Produced by Nitrogen-rich Type Ic Supernovae (2005)
  • 著者名/発表者名: Light Elements
  • 学会等名: International Symposium on Origin of Matter and Evolution of Galaxies 2005
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 20050000
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [学会発表] Ia型超新星残骸中のイオン分布計算の観測的妥当性 (2005)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 仁
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2005-10-08
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 超金属欠乏星における炭素星の起源 (2005)
  • 著者名/発表者名: 小宮 悠
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2005-10-07
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 星表面を通過する相対論的衝撃波の自己相似解、 (2005)
  • 著者名/発表者名: 茂山 俊和
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2005-10-06
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 超新星のejectaと星周物質との相互作用領域における相対論的自己相似解 (2005)
  • 著者名/発表者名: 中村 航
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2005-10-06
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] NR Tycho領域の測光に基づくIa型超新星伴星の候補探査 (2005)
  • 著者名/発表者名: 井原 隆
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2005-10-06
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 球対称モデルでのIa型超新星残骸中のイオンの分布とFe Iによる吸収 (2005)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 仁
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 明星大学
  • 年月日: 2005-03-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 相対論的2次元PPMコードを用いた非球対称なIc型超新星爆発の解析 (2005)
  • 著者名/発表者名: 中村 航
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 明星大学
  • 年月日: 2005-03-28
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 非球対称なIc型超新星爆発における外層の加速 (2004)
  • 著者名/発表者名: 中村 航
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2004-09-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 爆発後数百年のIa型超新星残骸に含まれるFe Iによる吸収 (2004)
  • 著者名/発表者名: 尾崎 仁
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2004-09-22
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [学会発表] 非一様化学進化を考慮したSPH法による銀河進化モデル (2004)
  • 著者名/発表者名: 中里直人
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 岩手大学
  • 年月日: 2004-09-21
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より