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2023 年度 実績報告書

大質量星の進化から中性子星またはブラックホール形成に至る多次元的進化の総合的研究

研究課題

研究課題/領域番号 21H01083
研究機関早稲田大学

研究代表者

山田 章一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワード大質量星 / 重力崩壊 / 超新星 / ブラックホール / ニュートリノ / ニュートリノ振動
研究実績の概要

本研究課題では主に3つのテーマに取り組んでいる。以下、個々に今年度の成果を記す。
研究課題1. 自転を考慮した大質量星の主系列から鉄コアの重力崩壊直前までの準静的進化の計算:独自のラグランジュ的な定式化を用いて回転星の力学平衡形状を数値的に作成し、それを進化の系列として並べる数値コードを、より現実的な恒星や白色矮星の進化に適用するため、多層構造を扱えるように拡張した。特に重力計算において特異値分解を使用するよう改良を行い、テスト計算を行なった。高速自転する白色矮星の冷却計算を進めている。
研究課題2. コアの重力崩壊と超新星爆発またはその失敗における自転と一般相対論の影響の研究:本年度は、球座標上で定式化したBSSN型式とimplicit Runge-Kutta法によるアインシュタイン方程式ソルバーとボルツマン輻射流体力学コードの合体を完了し、そのテスト計算として40太陽質量の星の重力崩壊計算を行い、申請者が所有する球対称コードによる結果との詳細で定量的な比較を進めた。また、ニュートリノ地震によるニュートリノ振動の効果を取り込むために、ボルツマンコードの拡張を進めるとともに、衝突項に起因する振動モードの線形解析を行なった。また、さまざまな冷却段階における高速回転する原始中性子星のモデルを作成し、ボルツマン輻射輸送コードで非等方なニュートリノ放出を定量的に計算するとともに、原子核物質の対称エネルギーが対流安定性へ与える影響を系統的に調べた。
研究課題3. 自転する原始中性子星の準静的冷却とブラックホール形成の研究:研究課題1でも用いた独自のラグランジュ的定式化に基づく一般相対論的平衡形状の数値的作成コードが昨年度完成し、それを高速自転する原始中性子星冷却に応用すべく、M1-closureによる打ち切りモーメント法を用いた近似的ニュートリノ輸送コードの開発とテスト計算を進めた。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2024 2023 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Physical mechanism of core-collapse supernovae that neutrinos drive2024

    • 著者名/発表者名
      YAMADA Shoichi、NAGAKURA Hiroki、AKAHO Ryuichiro、HARADA Akira、FURUSAWA Shun、IWAKAMI Wakana、OKAWA Hirotada、MATSUFURU Hideo、SUMIYOSHI Kohsuke
    • 雑誌名

      Proceedings of the Japan Academy, Series B

      巻: 100 ページ: 190~233

    • DOI

      10.2183/pjab.100.015

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Collisional and fast neutrino flavor instabilities in two-dimensional core-collapse supernova simulation with Boltzmann neutrino transport2024

    • 著者名/発表者名
      Akaho Ryuichiro、Liu Jiabao、Nagakura Hiroki、Zaizen Masamichi、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 109 ページ: 1-14

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.109.023012

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Universality of the neutrino collisional flavor instability in core-collapse supernovae2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Jiabao、Akaho Ryuichiro、Ito Akira、Nagakura Hiroki、Zaizen Masamichi、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 108 ページ: 1-21

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.108.123024

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Systematic study of the resonancelike structure in the collisional flavor instability of neutrinos2023

    • 著者名/発表者名
      Liu Jiabao、Zaizen Masamichi、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      Physical Review D

      巻: 107 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1103/PhysRevD.107.123011

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Lagrangian construction of rotating star models2023

    • 著者名/発表者名
      Ogata Misa、Okawa Hirotada、Fujisawa Kotaro、Yasutake Nobutoshi、Yamamoto Yu、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 521 ページ: 2561~2576

    • DOI

      10.1093/mnras/stad647

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Quantum mechanical calculations of synchro-curvature radiations: maser possibility2023

    • 著者名/発表者名
      Tomoda Hiroko、Yamada Shoichi
    • 雑誌名

      Progress of Theoretical and Experimental Physics

      巻: 2023 ページ: 1-43

    • DOI

      10.1093/ptep/ptad056

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Boltzmann Simulations of CCSNe and their Applications to Neutrino-induced Flavor Conversions2024

    • 著者名/発表者名
      山田章一
    • 学会等名
      新学術領域「地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化」領域国際会議
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Linear stability of astrophysical jets meant for magnetized core-collapse supernovae2024

    • 著者名/発表者名
      Fan Wu
    • 学会等名
      日本天文学会2014年春季年会
  • [学会発表] 三次元空間における重力崩壊型超新星のボルツマン輻射流体計算2024

    • 著者名/発表者名
      岩上わかな
    • 学会等名
      日本天文学会2014年春季年会
  • [学会発表] 反跳を考慮したニュートリノ核子散乱を計算するコードの開発2024

    • 著者名/発表者名
      伊藤侃
    • 学会等名
      第十回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] Neutrino Nucleon Scattering for the Boltzmann neutrino transfer2024

    • 著者名/発表者名
      伊藤侃
    • 学会等名
      新学術領域「地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化」領域国際会議
    • 国際学会
  • [学会発表] 一般相対論的ボルツマン輻射流体コードによる超新星爆発計算2024

    • 著者名/発表者名
      赤穗龍一郎
    • 学会等名
      第十回超新星ニュートリノ研究会
  • [学会発表] General Relativistic Boltzmann Neutrino Transport Simulation of Core-collapse Supernova2024

    • 著者名/発表者名
      赤穗龍一郎
    • 学会等名
      新学術領域「地下から解き明かす宇宙の歴史と物質の進化」領域国際会議
    • 国際学会
  • [学会発表] 2次元平衡形状モデルを使用した高速回転する白色矮星の冷却進化2023

    • 著者名/発表者名
      小形美沙
    • 学会等名
      日本天文学会 2023年秋季年会
  • [学会発表] 超新星爆発におけるニュートリノ核子散乱の影響2023

    • 著者名/発表者名
      伊藤侃
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季年会
  • [学会発表] 超新星のボルツマン輻射輸送計算におけるニュートリノ集団振動の系統的解析2023

    • 著者名/発表者名
      赤穗龍一郎
    • 学会等名
      日本天文学会2023年秋季大会
  • [備考] 早稲田大学高エネルギー天体物理学研究室山田研究室

    • URL

      https://www.heap.phys.waseda.ac.jp

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公開日: 2024-12-25  

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