非対称超新星の爆発機構の解明と重力波、ニュートリノ放射の定量的評価

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20740150
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 固武 慶 国立天文台, 理論研究部, 助教 (20435506)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 超新星爆発 / ニュートリノ / 重力波 / 強磁場 / 輻射流体力学

研究概要

ニュートリノ加熱の効果を含む3次元の超新星シミュレーションを行い、超新星から放射される重力波が時間とともにランダムに変動する特徴を持つことを初めて明らかにした。また、非等方なニュートリノ放射を起源とする重力波の従来の評価方法の問題を指摘し、レイ・トレース法に基づく新たな評価法を提示した。重力波スペクトルには超新星爆発を駆動する流体力学不安定性の時間変動スケールと一致する100ヘルツ付近にピークが現れることを示し、重力波の観測が爆発のメカニズムを解明する上で欠かせないことを明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Neutrino Pair Annhilation in Collapsar : Ray-Tracing Method in Special Relativity (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Harikae, Kei Kotake, Tomoya Takiwaki
  • 雑誌名: Astrophysical journal 713 ページ: 304-317
  • 査読あり
• [雑誌論文] A General relativistic ray-tracing method for estimating the energy and momentum deposition via pair neutrino annihilation in collapsars (2010)
  • 著者名/発表者名: Seiji Harikae, Kei Kotake, Tomoya Takiwaki, Yuichiro Sekiguchi
  • 雑誌名: ApJ 720 ページ: 614-625
  • 査読あり
• [雑誌論文] Stochastic Nature of Gravitational Waves from Three-Dimensional Supernova Explosions (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake, Wakana Iwakami, Naofumi Ohnishi, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letters 697 ページ: 133-136
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ray-Tracing Analysis of Anisotropic Neutrino Radiation for Accurate Estimation of Gravitational Waves from Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake, Wakana Iwakami, Naofumi Ohni shi, Shoi chi Yamada
  • 雑誌名: ApJ 704 ページ: 951-963
  • 査読あり
• [雑誌論文] Long-term Evolution of Slowing Rotating Collapsar in Special Relativistic Magnetohydrodynamics (2009)
  • 著者名/発表者名: Seiji Harikae, Tomoya Takiwaki, Kei Kotake
  • 雑誌名: ApJ 704 ページ: 354-371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutrino oscillations in magnetically driven supernova explosions (2009)
  • 著者名/発表者名: Shio Kawagoe, Tomoya Takiwaki, Kei Kotake
  • 雑誌名: Journal of Cosmology and Astroparticle Physics 09 ページ: 33
  • 査読あり
• [雑誌論文] Explosive Nucleosynthesis in Magnetohydrodynamical jets from Collapsars (2009)
  • 著者名/発表者名: Masaomi Ono, Shin-ichiro Fujimoto, Masa-aki Hashimoto, Kei Kotake, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: Progress of Theoretical Physics 122 ページ: 755-777
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Rotation on Standing Accretion Shock Instability in Non-linear phase for Core-Collapse Supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: Wakana Iwakami, Kei Kotake, Naofumi Ohnishi, Shoichi Yamada, Keisuke Sawada
  • 雑誌名: ApJ. 700 ページ: 232-242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Impacts of Rotation on Neutrino Emission and Relic Neutrino Background from Population III Stars (2009)
  • 著者名/発表者名: Yudai, Suwa, Tomoya Takiwaki, Kei Kotake, Katsuhiko Sato
  • 雑誌名: ApJ 690 ページ: 913-922
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equilibrium Configurations of Relativistic stars with purely toroidal magnetic fields : Effects of Realistic Equations of State (2009)
  • 著者名/発表者名: Kenta Kiuchi, Kei Kotake, Shijun Yoshida
  • 雑誌名: ApJ 698 ページ: 541-557
  • 査読あり
• [雑誌論文] Equilibrium Configurations of Strongly Magnetized Neutron Stars with Realistic Equations of State (2008)
  • 著者名/発表者名: Kenta Kiuchi, Kei Kotake
  • 雑誌名: Monthly Notices of Royal Academy Press. 385 ページ: 1327-1347
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determining the angular momentum distribution of massive evolved stars from gravitational wave observations (2008)
  • 著者名/発表者名: K.Hayama, S.Desai, K.Kotake, S.D.Mohanty, M.Rakhmanov, T.Summerscales, S.Yoshida
  • 雑誌名: Classical Quantum Gravity 25 ページ: 184022
  • 査読あり
• [雑誌論文] Search method for coincident events from LIGO and IceCube detectors (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoi chi Aso, Zsuzsa Marka, Chad Finley, John Dwyer, Kei Kotake, Szabolcs Marka
  • 雑誌名: Classical Quantum Gravity 25 ページ: 114039
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-Dimensional Simulations of Standing Accretion Shock Instability in Core-Collapse Supernovae (2008)
  • 著者名/発表者名: Wakana Iwakami, Kei Kotake, Naofumi Ohnishi, Shoichi Yamada, Keisuke Sawada
  • 雑誌名: ApJ. 678 ページ: 1207-1222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Numerical Simulations of Equatorially-Asymmetric Magnetized Supernovae : Formation of Magnetars and Their Kicks (2008)
  • 著者名/発表者名: Hidetomo Sawai, Kei Kotake, Shoichi Yamada
  • 雑誌名: ApJ 672 ページ: 465-478
  • 査読あり
• [雑誌論文] Explosion geometry of a rotating 13 Ms star driven by the SASI-aided neutrino-heating supernova mechanism
  • 著者名/発表者名: Yudai Suwa, Kei Kotake(6人中2番目)
  • 雑誌名: Publication of Astronomical Journal of Japan (Letters) in press
  • 査読あり
• [学会発表] 超新星と重力波:マルチメッセンジャー天文学に向けて (2011)
  • 著者名/発表者名: 固武慶
  • 学会等名: 基盤S超新星研究会
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 20110301-20110303
• [学会発表] 若手・中堅研究者が見据える次世代の宇宙物理 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake:Recipes to energizing supernova explosions研究会
  • 発表場所: 石垣島
  • 年月日: 20110224-20110225
• [学会発表] Supernova Explosions : from their central engines to multi-messenger astronomy (2011)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Seminar, nuclear physics group
  • 発表場所: Riken
  • 年月日: 2011-01-26
• [学会発表] Towards gravitational-wave astronomy of massive stellar core-collapse (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: 25th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
  • 発表場所: Heidelberg, Germany
  • 年月日: 20101206-20101210
• [学会発表] Gravitational waves from successful vs. failed supernova explosion s Korean Physical Society Meeting (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: special session on compact objects
  • 発表場所: Pyonchong, Korea
  • 年月日: 20101020-20101022
• [学会発表] Topics in Failed Supernovae (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Spanish relativity meeting
  • 発表場所: Granada, Spain
  • 年月日: 20100906-20100910
• [学会発表] Gravitational waves from core-collapse supernovae Lecture at summer school on numerical relativity and gravitation (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Pyonchong
  • 発表場所: Korea
  • 年月日: 20100726-20100730
• [学会発表] Neutrino-driven explosion of massive stars Progenitors and Environments of Stellar Explosions @ Tnstitut d'Astrophysique- (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Paris
  • 発表場所: フランス
  • 年月日: 20100628-20100702
• [学会発表] 2D and 3D modeling of core-collapse supenova explosion (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: 15th workshop on nuclear astrophysics
  • 発表場所: Ringberg castle, Tegernsee, Germany
  • 年月日: 20100322-20100327
• [学会発表] Multidimensional modeliing of core-collapse supernovae (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: 35th Workshop on Gravitation and Numerical Relativity @Seoul(APCTP)
  • 発表場所: Korea
  • 年月日: 2010-10-22
• [学会発表] Probing successful vs. (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: failed core-collapse supernovae via neutrinos and gravitational-waves seminar at relativity group of Universitat de Valencia
  • 発表場所: Spain
  • 年月日: 2010-09-13
• [学会発表] 壮絶なる星の最期 (2010)
  • 著者名/発表者名: 固武慶
  • 学会等名: 超新星爆発サイエンスカフェ inふなばし
  • 発表場所: 千葉県船橋市
  • 年月日: 2010-07-10
• [学会発表] Neutrino-driven explosion of massive stars (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake.
  • 学会等名: New frontiers in QCD
  • 発表場所: 京都大学基礎物理学研究所
  • 年月日: 2010-02-01
• [学会発表] Magnetically-driven explosion of massive stars : a possible route to collapsar and beyond (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Shocking Universe.
  • 発表場所: Venice (Italy)
  • 年月日: 20090914-20090918
• [学会発表] Probing supernova mechanisms through gravitational waves (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Spanish relativity meeting
  • 発表場所: Bilbao (Spain)
  • 年月日: 20090905-20090911
• [学会発表] Probing the central engine of core-collapse supernovae through gravitational-wave and neutrino emissions (2009)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Gravitational Wave + High-Energy Neutrino Workshop
  • 発表場所: Laboratoire AstroParticule et Cosmologie, Paris (フランス)
  • 年月日: 20090518-20090521
• [学会発表] 超新星からの重力波と爆発メカニズム (2009)
  • 著者名/発表者名: 固武慶
  • 学会等名: 重力波研究交流会
  • 発表場所: 国立天文台
  • 年月日: 2009-07-31
• [学会発表] 超新星爆発シミュレーション最前線 (2009)
  • 著者名/発表者名: 固武慶
  • 学会等名: 大規模計算が切り拓く基礎科学の将来
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2009-02-23
• [学会発表] Explosion mechanism of core-collaPse supernovae : current status and imp/ication to nucleosynthesis (2009)
  • 著者名/発表者名: 固武慶
  • 学会等名: 研究会「爆発的元素合成での水素燃焼とyPプロセス、rプロセスとの競合」
  • 発表場所: 理化学研究所
  • 年月日: 2009-02-20
• [学会発表] SASI駆動型超新星からの重力波研究会 (2009)
  • 著者名/発表者名: 固武慶
  • 学会等名: 重力崩壊型超新星と高エネルギー天文学
  • 発表場所: 東京大学理学部小柴ホール
  • 年月日: 2009-02-04
• [学会発表] Gravitational waves from core-collapse supernovae : key to the explosion mechanism (2008)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: 24th Texas Symposium on Relativistic Astrophysics
  • 発表場所: バンクーバーカナダ
  • 年月日: 2008-12-07
• [学会発表] Multidimensional modeling of core-collapse supernovae : new challenges and perspectives (2008)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: RESCEU Symposium on Astroparticle Physics and Cosmology
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-11-11
• [学会発表] SASIが駆動する三次元、非軸対称超新星爆発と重力波 (2008)
  • 著者名/発表者名: 固武慶
  • 学会等名: 日本物理学会秋季大会
  • 発表場所: 山形大
  • 年月日: 2008-09-20
• [学会発表] Gravitational Radiation from SASI-aided Rotating Supernova Explosions in Three Dimensions. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Numerical Modeling of Astrophysical Sources of Gravitational Waves
  • 発表場所: スペイン、バレンシア
  • 年月日: 2008-09-08
• [学会発表] Stochastic Nature of Gravitational-wave Signals from 3D Supernova Explosions. (2008)
  • 著者名/発表者名: Kei Kotake
  • 学会等名: Asymmetric instabilities in stellar collapse
  • 発表場所: ボアンカレ研究所、パリ(フランス)
  • 年月日: 2008-06-30
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://th.nao.ac.jp:/~kkotake