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2022 年度 実績報告書

中性子星の光度で見るエキゾチックな高密度物質の解明

研究課題

研究課題/領域番号 22J10448
配分区分補助金
研究機関広島大学

研究代表者

土肥 明  広島大学, 先進理工系科学研究科, 特別研究員(PD)

研究期間 (年度) 2022-04-22 – 2024-03-31
キーワード中性子星の冷却 / ニュートリノ / エキゾチック / X線バースト / ハドロン
研究実績の概要

超新星爆発によって誕生した中性子星は、νの散逸により冷えていくが、その冷え方は中性子星の内部構造と関係するため、高密度物質の情報を引き出すことが可能である。本研究課題では、このことに付随した以下の2つの研究を行った。
1:ハドロン物質の有限温度状態方程式にπ中間子凝縮の影響を取り入れて中性子星の構造や冷却曲線を計算した。その結果、π中間子凝縮によって急激な冷却を発生させることができるため、強い中性子超流動効果の仮定のもとで低温中性子星の観測を再現可能であることがわかった。また、対称エネルギーが小さい場合には、核密度を大きく超える高密度領域で状態方程式の軟化の影響を受けにくいため、π中間子凝縮を入れても最大質量があまり下がらないこともわかった。従って、対称エネルギーが小さい状態方程式では、π中間子凝縮によって低温の観測と重い中性子星の観測を同時に再現できる可能性があることを主張した。
2:低質量X線連星系内の急激な増光現象X線バースト観測から中性子星の内部情報を引き出せるか調べた。特に、急激なν冷却過程が及ぼす光度曲線の変化について調べた。結果として、急激なν冷却が発生すると、再帰時間やピーク光度が最大20%程度ほど大きくなることを示した。また、規則的なX線バースト天体GS 1826-24の光度曲線との比較により、不定性の大きい降着率の観測精度が今後向上すれば、それらの違いを区別できることもわかった。また、非常に長いX線バースト(スーパーバースト)の場合には、急激なν冷却過程の発生の有無を再帰時間の観測から特定できることもわかった。

現在までの達成度 (段落)

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

今後の研究の推進方策

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

備考

アメリカ天文学会AAS Novaで研究成果がハイライトされた:
https://aasnova.org/2022/11/30/four-perspectives-on-neutron-stars-pulsars-and-magnetars/

  • 研究成果

    (17件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Xinjiang University(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Xinjiang University
  • [国際共同研究] Osservatorio Astronomico di Palermo(イタリア)

    • 国名
      イタリア
    • 外国機関名
      Osservatorio Astronomico di Palermo
  • [雑誌論文] Non-Hermitian topological Fermi superfluid near the p-wave unitary limit2023

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Tajima, Yuta Sekino, Daisuke Inotani, Akira Dohi, Shigehiro Nagataki, and Tomoya Hayata
    • 雑誌名

      Physical Review A

      巻: 107 ページ: 033331

    • DOI

      10.1103/PhysRevA.107.033331

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impacts of the direct URCA and Superfluidity inside a Neutron Star on Type-I X-Ray Bursts and X-Ray Superbursts2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Dohi, Nobuya Nishimura, Hajime Sotani, Tsuneo Noda, Helei Liu, Shigehiro Nagataki, and Masa-aki Hashimoto
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 937 ページ: 124

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac8dfe

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Additional evidence for a pulsar wind nebula in the heart of SN 1987A from multi-epoch X-ray data and MHD modeling2022

    • 著者名/発表者名
      Emanuele Greco, Marco Miceli, Salvatore Orlando, Barbara Olmi, Fabrizio Bocchino, Shigehiro Nagataki, Lei Sun, Jacco Vink, Vincenzo Sapienza, Masaomi Ono, Akira Dohi, and Giovanni Peres
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 931 ページ: 132

    • DOI

      10.3847/1538-4357/ac679d

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Cooling of Isolated Neutron Stars with Pion Condensation: Possible Fast Cooling in a Low-Symmetry-Energy Model2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Dohi, Helei Liu, Tsuneo Noda, and Masa-aki Hashimoto
    • 雑誌名

      International Journal of Modern Physics E

      巻: 31 ページ: 2250006

    • DOI

      10.1142/S0218301322500069

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Effects of Nuclear Equation of State on Type-I X-ray Bursts and Implication for Clocked Burster GS 1826-242022

    • 著者名/発表者名
      Akira Dohi, Nobuya Nishimura, Masa-aki Hashimoto, Yasuhide Matsuo, Tsuneo Noda, and Shigehiro Nagataki
    • 雑誌名

      EPJ Web of Conferences

      巻: 260 ページ: 05002

    • DOI

      10.1051/epjconf/202226005002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 中性子星内部のニュートリノ冷却がX線バーストの元素合成に及ぼす影響2023

    • 著者名/発表者名
      土肥明、西村信哉
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季大会
  • [学会発表] SN 1987A内の中性子星からの熱放射検出の可能性2023

    • 著者名/発表者名
      土肥明、Emanuele Greco、長瀧重博、小野勝臣、Marco Miceli、Salvatore Orlando、Barbara Olmi
    • 学会等名
      日本天文学会2023年春季大会
  • [学会発表] X線スーパーバーストに対する炭素燃焼の核反応率の影響2023

    • 著者名/発表者名
      土肥明、谷口億宇、西村信哉、祖谷元、木村真明
    • 学会等名
      RIBF研究会「星の進化と爆発天体における核反応の物理」
  • [学会発表] Impact of Direct Urca Process on Heavy-Element Nucleosynthesis in X-ray Bursts2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Dohi and Nobuya Nishimura
    • 学会等名
      Origin of Matter and Galaxy 16 (OMEG16)
    • 国際学会
  • [学会発表] Cooling of Isolated/Accreting Neutron Stars with Pion Condensation2022

    • 著者名/発表者名
      Akira Dohi
    • 学会等名
      International Workshop on Origin of Elements and Cosmic Evolution: From Big-Bang to Supernovae and Mergers (OECE2022)
    • 国際学会
  • [学会発表] Probing Neutron-Star Structure through Type-I X-ray Bursts2022

    • 著者名/発表者名
      土肥明
    • 学会等名
      第35回理論懇シンポジウム
  • [学会発表] 超新星1987Aにおける推定中性子星の検出可能性について2022

    • 著者名/発表者名
      土肥明
    • 学会等名
      高エネルギー宇宙物理学研究会2022
  • [学会発表] Impact of Neutrino Cooling on Type-I X-ray Bursts2022

    • 著者名/発表者名
      土肥明、西村信哉、祖谷元、野田常雄、Helei Liu、長瀧重博、橋本正章
    • 学会等名
      RCNP研究会「低エネルギー核物理と高エネルギー天文学で読み解く中性子星」
  • [学会発表] Impact of Neutrino Cooling on Type-I X-ray Bursts2022

    • 著者名/発表者名
      土肥明、西村信哉、祖谷元、野田常雄、Helei Liu、長瀧重博、橋本正章
    • 学会等名
      宇核連-RCNP研究会「宇宙核物理の展開」
  • [備考] ホームページ(土肥明)

    • URL

      https://dohiakira.theblog.me/

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公開日: 2023-12-25  

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