| 研究課題/領域番号 |
17K05382
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 上級科学研究員 (90110676)
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| 研究分担者 |
鈴木 知治 中部大学, 工学部, 准教授 (20280935)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 超新星 / 中性子星 / 磁場 / 大質量星 / 宇宙初代星 |
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| 研究実績の概要 |
宇宙の初代星がどのような質量関数を持ち、どのような進化・爆発・元素合成をしたかを解明することは、現在の天文学の焦点の一つである。最近になって、発見され始めた超高輝度超新星(Superluminous Supenova)は、通常の重力崩壊型超新星の10-500 倍という明るさを示しており、その母銀河が低金属量の銀河であることともあり、巨大質量の星の爆発が示唆されている。本研究では、未解決である超高輝度超新星の爆発機構、親星の質量範囲などを、光度曲線などのモデルから特定することを第一の目的とした。そして、その元素合成と極端な金属欠乏星の元素組成比を比較することによって、超高輝度超新星と初代星の関係があるか、大質量の連星ブラックホールの起源と関係するか、r-process との関連はあるかという問いを解明することを第二の目的とした。
30年度は、LIGO等による重力波の検出でその存在が明らかになった重いブラックホールの親星が初代星かもしれないという推測があることに鑑み、80-140太陽質量の星に着目した。この質量範囲の星が、電子対生成に起因する大規模な脈動を起こす過程のsimulation を行い、ヘリウム層のみならず炭素・酸素のコアの一部をも放出した後に重力崩壊することを確認した。このような放出による大量の星周物質が存在する環境での爆発計算を行い、超高輝度超新星になることを示した。同時に、重いブラックホールの質量の上限が50太陽質量程度であることを示した。また、この電子陽電子対生成脈動モデルを、その特異な振舞いで注目されているAT2018cow という超新星に適用し、説明可能という経過的な結果を得ている。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
実際の星の進化計算により、80 - 130 Msun の星の電子陽電子対生成脈動により大量の星周物質を形成することを示すことができ、LIGOによる重力波観測によって新たにもたらされたブラックホールの質量との比較が可能になったこにより、これまで推測による議論の多かった超高輝度超新星の起源やブラックホール形成の定量的な議論を、当初の計画以上に大きく前進させることができた。
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| 今後の研究の推進方策 |
超高輝度超新星の光度形成の有力モデルの一つである、超強磁場を持つ中性子星「マグネター」の性質の解明に焦点をあてる。特異な超新星AT2018cow のX線放射との関連を調べる。より基本的な問題として、マグネターの電磁エネルギーがガスの熱・運動エネルギーに有効に転換されるかどうかは未解明のままなので、その基礎過程の研究を平行して進める。中性子星に関連した元素合成過程として、r-過程元素の合成の研究を推進する。これらが、矮小銀河の化学進化の理解の鍵となる。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
理由：次年度もモデル計算を必要とするので、計算機の増強とデータ処理のための謝金がが必要となる。また、本年度に得られた結果を、次年度に国際会議で発表するための旅費を必要とする。
使用計画：モデル計算を拡大するために、計算機を購入し計算処理のための謝金を支払う。本年度に得られた結果を、国際会議で発表し、新たな情報を得る。そのための国外旅費を使用する。
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