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今年度は、これまでに筆者が開発を進めてきた第一原理的に重力崩壊型超新星爆発シミュレーションを行うための数値計算コードの一般相対論化と、それに付随した改良や研究を多面的に進めた。以下、これらの成果を順に報告する。
まず、相対論化自体については、アインシュタイン方程式のsemi-implicitソルバー部分の改良を試みた。結果としては残念ながらオリジナルのものに勝るものは見出せなかった。一方、ニュートリノ輸送を計算するボルツマンソルバーについては、物質との運動量のやり取りを計算する部分をoptical depthに応じて従来の衝突項を直接積分するものからエネルギー運動量テンソルの微分を用いるものに切り替え運動量の保存を大幅に改善した結果、原始中性子星の固有運動を正確に捉えることができるようになった。
これと並行して、ニュートン重力ではあるが親星の自転も考慮した軸対称２次元での第１原理シミュレーションを京コンピューターで行った。特に、運動量空間におけるニュートリノの角度分布を詳細に解析し、ニュートリノによる角運動量輸送を調べた。また、ニュートリノと軽元素との相互作用を状態方程式と矛盾のない形で新たに取り込むことにも成功した。
こうした大規模シミュレーションとは別に、近似的な定常解を用いたグローバルな線形解析も行い、特に原始中性子星における振動が降着流を通して停滞衝撃波にどのような影響を与えるか系統的に調べた。その結果、原始中性子星の振動による音波の注入は降着流の不安定性を助長し、爆発を起こす臨界ニュートリノ光度を下げる働きがあることが明らかになった。
この他、原始中性子星付近でfast flavor conversionと呼ばれるニュートリノ集団振動が起こりうるかどうかを調べるため、自らの現実的なシミュレーションの結果から代表的な数点を抜き出し線形解析を行い、否定的な結果を得た。
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