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2019 年度 実績報告書

爆発直後からの観測によるIa型超新星の起源解明

研究課題

研究課題/領域番号 18H05223
研究機関東京大学

研究代表者

土居 守  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00242090)

研究分担者 前田 啓一  京都大学, 理学研究科, 准教授 (00503880)
研究期間 (年度) 2018-06-11 – 2023-03-31
キーワードIa型超新星 / 親星 / 爆発メカニズム / 標準光源 / 宇宙膨張
研究実績の概要

トモエゴゼンカメラは完成し、毎夜7000平方度を掃天の後2000平方度以上を30分おきに観測、最後に再度掃天する観測を実施しており、データ解析パイプラインの性能向上(参照画像の作成を含む)に努めている。せいめい望遠鏡用の3バンド同時撮像カメラTriCCSは、gバンドでの試験観測を数回実施の後2020年2月に3バンド同時の観測に成功、全国共同利用にも提供していくこととなった。近赤外線分光器NICEは、高地対応のための対応を終え、新型コロナによって遅れているTAO望遠鏡の完成を待っている。
観測研究においては、せいめい望遠鏡において約50晩の観測時間が採択され、Tomo-eにおいて爆発直後の増光がとらえられた二つの超新星をはじめ、複数のIa型超新星を観測、データ解析中である。Ia型超新星の高精度標準光源化にむけて可視光での色と明るさのばらつきを調べ、膨張速度の速い高速Ia型超新星には一部赤く暗いものが存在し、それらを除くと色のばらつきの大部分は星間塵の減光で説明できることを発表した(Arima, Doi, et al. 2020)。高速Ia型超新星についてこれまでで最初期の分光データを取得、そのスペクトル計算による解析を通し、最外層まで爆発的原子核反応が広がっていることを発見した(Kawabata, Maeda et al., ApJ, 2021)。
理論研究においては、Ia型超新星に至る連星進化において最大の未解明問題とされる共通外層期について、大規模な三次元直接計算を行った(Iaconi, Maeda et al. 2020)。白色矮星と通常の星からなる系(降着シナリオ)において、降着に伴う白色矮星の進化と外層における原子核反応計算を推進し、これが高速超新星の一部の起源となる可能性を提示した(Wu et al.,2020)。その他にも関連する観測・理論研究を実施した。

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

トモエゴゼンカメラの超新星観測は順調に実施しており、初期のIa型超新星の観測に成功している(論文準備中)。せいめい望遠鏡のCMOSカメラTriCCSは、本課題で担当する可視3バンド部分は完成した。近赤外線観測モードについては、別の研究グループと協力して開発中であるが、やや遅れている。近赤外線分光器NICEの改修も完了し、望遠鏡の完成を待ちつつある。全体としてハードウエアの整備は新型コロナ禍の影響で近赤外線観測部分が遅れており、当面は他の望遠鏡を用いた観測を計画している。
Ia型超新星の標準光源化でいうと、可視光での色と明るさのばらつきについて、高速Ia型超新星の一部に色が赤い一群があることを発見、それ以外は標準的な塵の減光で説明できることを示せた。高速Ia型超新星はせいめい望遠鏡の観測や理論モデルでの研究は進んだ。またIa型超新星の亜種の研究も観測・理論共に進んだ。
当初よりも進んだところも、少し遅れているところもあり、全体としては、おおむね順調に進展していると自己診断する。

今後の研究の推進方策

トモエゴゼンカメラについては、引き続き観測を実施する。特に、迅速な追加観測が可能となるように、解析パイプラインの高速化を進めている。TriCCSについては、3バンド同時観測は成功、当初の性能をほぼ達成している。今後は性能の詳細評価を行うと共に、光度曲線の測定を実施する。近赤外線撮像モードは他の研究グループと協力して完成させる予定である。また、TriCCSは他の予算をあわせて、分光モードのたちあげへと進む。近赤外線観測は新型コロナの影響で、国際共同研究に推進が簡単ではなくなっているが、海外の望遠鏡時間を部分的に確保していく努力をしていく。全体として、観測研究においては、Ia型超新星をより高精度の標準光源とできるように、観測データを蓄積していく。
理論研究においては、引き続きIa型超新星の種々のモデルに基づく恒星進化・流体・爆発シミュレーションを進め、新しい観測データを解釈しながら、親星の起源と爆発メカニズムの解明をめざす。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 4件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 7件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] ヨーロッパ南天天文台(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      ヨーロッパ南天天文台
  • [国際共同研究] コーネル大学/ローレンスバークレイ研究所/ロチェスター工科大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      コーネル大学/ローレンスバークレイ研究所/ロチェスター工科大学
    • 他の機関数
      1
  • [国際共同研究] チリ大学/カトリカ大学(チリ)

    • 国名
      チリ
    • 外国機関名
      チリ大学/カトリカ大学
  • [雑誌論文] Intrinsic color diversity of nearby Type Ia supernovae2021

    • 著者名/発表者名
      Arima Noriaki、Doi Mamoru、Morokuma Tomoki、Takanashi Naohiro
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 73 ページ: 326~337

    • DOI

      10.1093/pasj/psaa123

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Two-dimensional Radiation-hydrodynamic Simulations of Supernova Ejecta with a Central Power Source2021

    • 著者名/発表者名
      Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 ページ: 217~217

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd54c

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapid Deceleration of Blast Waves Witnessed in Tycho’s Supernova Remnant2021

    • 著者名/発表者名
      Tanaka Takaaki、Okuno Tomoyuki、Uchida Hiroyuki、Yamaguchi Hiroya、Lee Shiu-Hang、Maeda Keiichi、Williams Brian J.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 906 ページ: L3~L3

    • DOI

      10.3847/2041-8213/abd6cf

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Early light curves of Type II supernovae interacting with a circumstellar disc2020

    • 著者名/発表者名
      Nagao T、Maeda K、Ouchi R
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 497 ページ: 5395~5404

    • DOI

      10.1093/mnras/staa2360

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Properties of the post in-spiral common envelope ejecta II: dust formation2020

    • 著者名/発表者名
      Iaconi Roberto、Maeda Keiichi、Nozawa Takaya、De?Marco Orsola、Reichardt Thomas
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 497 ページ: 3166~3179

    • DOI

      10.1093/mnras/staa2169

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Radio Emission from Ultra-stripped Supernovae as Diagnostics for Properties of the Remnant Double Neutron Star Binaries2020

    • 著者名/発表者名
      Matsuoka Tomoki、Maeda Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 898 ページ: 158~158

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab9c1b

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Wind-driven Model: Application to Peculiar Transients AT2018cow and iPTF14hls2020

    • 著者名/発表者名
      Uno Kohki、Maeda Keiichi
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 897 ページ: 156~156

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab9632

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] SN 2019ein: New Insights into the Similarities and Diversity among High-velocity Type Ia Supernovae2020

    • 著者名/発表者名
      Kawabata Miho、Maeda Keiichi、Yamanaka Masayuki et al. (41 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 893 ページ: 143~143

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab8236

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Rapidly Evolving Transients from the Hyper Suprime-Cam SSP Transient Survey2020

    • 著者名/発表者名
      Tampo Yusuke、Tanaka Masaomi、Maeda Keiichi、Yasuda Naoki、Tominaga Nozomu、Jiang Ji-an、Moriya Takashi J.、Morokuma Tomoki、Suzuki Nao、Takahashi Ichiro、Kokubo Mitsuru、Kawana Kojiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 894 ページ: 27~27

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ab7ccc

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Properties of gamma-ray decay lines in 3D core-collapse supernova models, with application to SN 1987A and Cas A2020

    • 著者名/発表者名
      Jerkstrand A、Wongwathanarat A、Janka H-T、Gabler M、Alp D、Diehl R、Maeda K、Larsson J、Fransson C、Menon A、Heger A
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 494 ページ: 2471~2497

    • DOI

      10.1093/mnras/staa736

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] The formation of type Ia supernovae from carbon?oxygen?silicon white dwarfs2020

    • 著者名/発表者名
      Wu Chengyuan、Wang Bo、Wang Xiaofeng、Maeda Keiichi、Mazzali Paolo
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 495 ページ: 1445~1460

    • DOI

      10.1093/mnras/staa1277

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Direct Evidence of Two-component Ejecta in Supernova 2016gkg from Nebular Spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Kuncarayakti Hanindyo、Folatelli Gaston、Maeda Keiichi、et al.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 902 ページ: 139~139

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abb4e7

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pre-supernova activity as a possible explanation of the peculiar properties of Type IIP supernova 2009kf2020

    • 著者名/発表者名
      Ouchi Ryoma、Maeda Keiichi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 500 ページ: 1889~1894

    • DOI

      10.1093/mnras/staa2527

    • 査読あり
  • [学会発表] 理論と観測から見た超新星2021

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      連星系・変光星研究会2020
  • [学会発表] Search for a supernova leaving a double neutron star system with Seimei telescope2021

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Maeda
    • 学会等名
      the Fourth annual symposium of the innovative area "Gravitational Wave Physics and Astronomy: Genesis"
  • [学会発表] 超新星からの電波放射:未知の恒星終末期進化の解明に向けて2021

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
  • [学会発表] 超新星での元素合成2021

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      CRC将来計画タウンミーティング
  • [学会発表] 近傍Ia型超新星のintrinsic color & dust extinctionの多様性2021

    • 著者名/発表者名
      有馬宣明
    • 学会等名
      日本天文学会2021年春季年会
  • [学会発表] せいめい望遠鏡による近傍超新星の観測2020

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      2020年度せいめいユーザーズミーティング
  • [学会発表] Observations of Type Ia Supernovae2020

    • 著者名/発表者名
      Keiichi Maeda
    • 学会等名
      JINA Horizons
  • [学会発表] The University of Tokyo Atacama Observatory (TAO) project2020

    • 著者名/発表者名
      土居守
    • 学会等名
      Chajnantor Working Group 2021
    • 国際学会

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公開日: 2021-12-27  

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