二重中性子星近接連星を形成する超新星の解明

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21K13966
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 守屋 尭 国立天文台, 科学研究部, 助教 (90779547)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 超新星爆発

研究実績の概要

本研究は重力波で観測され始めている中性子星合体に至る二重中性子星近接連星を形成すると考えられているウルトラ-ストリップト超新星（ultra-stripped超新星、外層がほとんど剥がされた状態で爆発する超新星）と、ウルトラ-ストリップト超新星とよく似た観測的性質を持つと予測された白色矮星の表層爆発による超新星を区別する方法を確立し、特にウルトラ-ストリップト超新星に特有の観測的性質を明らかにすることで、ウルトラ-ストリップト超新星を同定することが目的である。本研究では、ウルトラ-ストリップト超新星の親星が爆発の直前の数十日間に親星表面付近での燃焼殻での強い核燃焼により大規模な質量放出を行うことがあることに着目した。このような爆発直前の核燃焼による大規模な質量放出は白色矮星からの超新星では起こるとは考えられないため、この大規模な質量放出の結果形成される星周物質が超新星に与える影響を明らかにすることでウルトラ-ストリップト超新星の区別が可能であることを明らかにした。特に最終年度には実際に強い核燃焼の結果形成される星周物質の性質をウルトラ-ストリップト超新星の親星モデルに基づいて推定し、その星周物質中でウルトラ-ストリップト超新星が発生した場合の観測的特徴を数値的に求めた。この結果、星周物質の影響により光度曲線の時間発展が非常に早くなることあることが明らかになった。このような星周物質の影響により光度曲線の発展が早くなる超新星はIbn型超新星やIcn型超新星として知られており、白色矮星の表面爆発では説明の難しいIbn型超新星やIcn型超新星の起源としてウルトラ-ストリップト超新星が考えられることを明らかにした。

研究成果

• [国際共同研究] Institute of Space Sciences(スペイン)
  • 国名: スペイン
  • 外国機関名: Institute of Space Sciences
• [国際共同研究] Stockholm University(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Stockholm University
• [国際共同研究] University of Chile(チリ)
  • 国名: チリ
  • 外国機関名: University of Chile
• [国際共同研究] Purdue University/California Institute of Technology/Pennsylvania State University(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: Purdue University/California Institute of Technology/Pennsylvania State University
• [国際共同研究] Liverpool John Moores University(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: Liverpool John Moores University
• [雑誌論文] EMPRESS. XIII. Chemical Enrichment of Young Galaxies Near and Far at z ~ 0 and 4-10: Fe/O, Ar/O, S/O, and N/O Measurements with a Comparison of Chemical Evolution Models (2024)
  • 著者名/発表者名: Watanabe Kuria、Ouchi Masami、Nakajima Kimihiko、Isobe Yuki、Tominaga Nozomu、Suzuki Akihiro、Ishigaki Miho N.、Nomoto Ken’ichi、Takahashi Koh、Harikane Yuichi、Hatano Shun、Kusakabe Haruka、Moriya Takashi J.、Nishigaki Moka、Ono Yoshiaki、Onodera Masato、Sugahara Yuma
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 962 ページ: 50～50
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad13ff
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Intermediate-luminosity Type IIP SN 2021gmj: a low-energy explosion with signatures of circumstellar material (2024)
  • 著者名/発表者名: Murai Yuta、Tanaka Masaomi、Kawabata Miho、Taguchi Kenta、Teja Rishabh Singh、Nakaoka Tatsuya、Maeda Keiichi、Kawabata Koji S、Nagao Takashi、Moriya Takashi J、他
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 528 ページ: 4209～4227
  • DOI: 10.1093/mnras/stae170
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Enabling kilonova science with Nancy Grace Roman Space Telescope (2024)
  • 著者名/発表者名: Andreoni Igor、Coughlin Michael W.、Criswell Alexander W.、Bulla Mattia、Toivonen Andrew、Singer Leo P.、Palmese Antonella、Burns E.、Gezari Suvi、Kasliwal Mansi M.、Kiendrebeogo R. Weizmann、Mahabal Ashish、Moriya Takashi J.、Rest Armin、Scolnic Dan、Simcoe Robert A.、Soon Jamie、Stein Robert、Travouillon Tony
  • 雑誌名: Astroparticle Physics 巻: 155 ページ: 102904～102904
  • DOI: 10.1016/j.astropartphys.2023.102904
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] EMPRESS. XII. Statistics on the Dynamics and Gas Mass Fraction of Extremely Metal-poor Galaxies (2024)
  • 著者名/発表者名: Xu Y.、Ouchi M.、Isobe Y.、Nakajima K.、...、Moriya T.J.、他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 961 ページ: 49～49
  • DOI: 10.3847/1538-4357/ad06ab
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Constraint on the event rate of general relativistic instability supernovae from the early JWST deep field data (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J、Harikane Yuichi、Inoue Akio K
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 526 ページ: 2400～2402
  • DOI: 10.1093/mnras/stad2908
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] On the nature of slowly rising interaction-powered supernovae (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 524 ページ: 5309～5313
  • DOI: 10.1093/mnras/stad2197
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bridging between Type IIb and Ib Supernovae: SN IIb 2022crv with a Very Thin Hydrogen Envelope (2023)
  • 著者名/発表者名: Gangopadhyay A.、Maeda K.、Singh A.、A. J. Nayana、Nakaoka T.、Kawabata K.S.、Taguchi K.、Singh M.、Chandra P.、Ryder S.D.、Dastidar R.、Yamanaka M.、Kawabata M.、Alsaberi Rami Z.E.、Dukiya N.、Teja R.S.、Ailawadhi B.、Dutta A.、Sahu D.K.、Moriya T.J.、他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 957 ページ: 100～100
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acfa94
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Unprecedented Early Flux Excess in the Hybrid 02es-like Type Ia Supernova 2022ywc Indicates Interaction with Circumstellar Material (2023)
  • 著者名/発表者名: Srivastav Shubham、Moore T.、Nicholl M.、Magee M. R.、Smartt S. J.、Fulton M. D.、Sim S. A.、Pollin J. M.、Galbany L.、Inserra C.、Kozyreva A.、Moriya Takashi J.、Callan F. P.、Sheng X.、Smith K. W.、Sommer J. S.、Anderson J. P.、Deckers M.、Gromadzki M.、Muller-Bravo T. E.、Pignata G.、Rest A.、Young D. R.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 956 ページ: L34～L34
  • DOI: 10.3847/2041-8213/acffaf
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Environmental dependence of Type IIn supernova properties (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J.、Galbany Lluis、Jimenez-Palau Cristina、Anderson Joseph P.、Kuncarayakti Hanindyo、Sanchez Sebastian F.、Lyman Joseph D.、Pessi Thallis、Prieto Jose L.、Kochanek Christopher S.、Dong Subo、Chen Ping
  • 雑誌名: Astronomy & Astrophysics 巻: 677 ページ: A20～A20
  • DOI: 10.1051/0004-6361/202346703
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Radiative Acceleration of Dense Circumstellar Material in Interacting Supernovae (2023)
  • 著者名/発表者名: Tsuna Daichi、Murase Kohta、Moriya Takashi J.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 952 ページ: 115～115
  • DOI: 10.3847/1538-4357/acdb71
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Early excess emission in Type Ia supernovae from the interaction between supernova ejecta and their circumstellar wind (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J、Mazzali Paolo A、Ashall Chris、Pian Elena
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 522 ページ: 6035～6042
  • DOI: 10.1093/mnras/stad1386
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] EMPRESS. IX. Extremely Metal-poor Galaxies are Very Gas-rich Dispersion-dominated Systems: Will the James Webb Space Telescope Witness Gaseous Turbulent High-z Primordial Galaxies? (2023)
  • 著者名/発表者名: Isobe Y.、Ouchi M.、Nakajima K.、Ozaki S.、...、Moriya T.J.、他
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 951 ページ: 102～102
  • DOI: 10.3847/1538-4357/accc87
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Synthetic red supergiant explosion model grid for systematic characterization of Type II supernovae (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi J、Subrayan Bhagya M、Milisavljevic Dan、Blinnikov Sergei I
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 75 ページ: 634～645
  • DOI: 10.1093/pasj/psad024
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A radio-detected type Ia supernova with helium-rich circumstellar material (2023)
  • 著者名/発表者名: Kool Erik C.、Johansson Joel、Sollerman Jesper、Moldon Javier、Moriya Takashi J.、他
  • 雑誌名: Nature 巻: 617 ページ: 477～482
  • DOI: 10.1038/s41586-023-05916-w
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Synthetic light-curve model grid for systematic characterization of Type II supernovae in the era of Rubin/LSST (2024)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi
  • 学会等名: Transients Down Under
  • 国際学会
• [学会発表] 超新星爆発の多様性とその起源 (2024)
  • 著者名/発表者名: 守屋尭
  • 学会等名: 2023年度連星系・変光星研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Optical light-curve modeling of Type II supernovae and SN 2023ixf (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi
  • 学会等名: 12TH PACIFIC RIM CONFERENCE ON STELLAR ASTROPHYSICS
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Diversity of interaction-powered supernovae (2023)
  • 著者名/発表者名: Moriya Takashi
  • 学会等名: Israel/Japan Transient Theory Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] IIn型超新星の性質の環境依存性 (2023)
  • 著者名/発表者名: 守屋 尭, L. Galbany, C. Jimenez-Palau, J.P. Anderson, H. Kuncarayakti, S.F. Sanchez, J.D. Lyman, T. Pessi, J.L. Prieto, C.S. Kochanek, S. Dong, P. Chen
  • 学会等名: 日本天文学会2023年秋季年会