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2012 年度 実績報告書

中心エンジンから解き明かすガンマ線バースト放射機構

研究課題

研究課題/領域番号 23340069
研究機関京都大学

研究代表者

長滝 重博  京都大学, 基礎物理学研究所, 准教授 (60359643)

研究分担者 固武 慶  国立天文台, 大学共同利用機関等の部局等, 助教 (20435506)
研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワードガンマ線バースト / ブラックホール / ニュートリノ / 重力波 / 磁気流体力学 / 輻射輸送 / 高密度状態方程式 / 一般相対性理論
研究概要

ガンマ線バーストの放射機構(爆発エネルギー、スペクトル、時間変動)を、中心エンジンまで遡って第一原理から解明します。本研究ではこの一連の過程を「ガンマ線バースト中心エンジン」、「相対論的ジェットの伝搬」、「ガンマ線伝搬過程」の3つのパートに分類し、それぞれのパートの研究精度を上げ、最終的にそれらを統合することにより、ガンマ線バースト放射機構に対する世界最先端の理解を目指します。パート1 「ガンマ線バースト中心エンジン」長滝が開発した一般相対論的磁気流体コードにより、大質量星に於けるガンマ線バースト形成のシミュレーションを行いました。重力崩壊の結果、高速回転しているブラックホールが中心に形成されたと仮定し、ブラックホールの回転エネルギーがBlandford-Znajek過程によってどの程度引き抜けるのかを検証しました。長滝は3次元コードを開発し、従来の2次元計算を更に上回るハイレベルの数値シミュレーションを実現しました。パート2 「相対論的ジェットの伝搬」長滝と、共同研究者の水田晃氏(KEK)により、相対論的なガンマ線バーストジェット伝搬のシミュレーションを行いました。またその光球面からの熱的放射の足し合わせを計算し、観測的に知られているガンマ線バーストの光度・エネルギー関係式をほぼ説明することが出来ました。またAsaf Peerも共同研究者に加わり、数値シミュレーションとモンテカルロ計算の結合に着手を始めました。パート3 「ガンマ線伝搬過程」長滝と、共同研究者の伊藤裕貴氏(京大)により、ガンマ線伝搬モンテカルロシミュレーションを行いました。結果として、ガンマ線バーストの特徴的なスペクトルの再現に成功しました。また偏向計算についても初期の成果を出すことが出来ました。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

研究実績概要にありますように、全ての研究パートに於いて初期成果を挙げることが出来ました。また研究計画当初では想定していなかった、ガンマ線バーストの光度・エネルギー関係式の再現やガンマ線バーストの特徴的なスペクトルの再現に成功しました。そればかりか研究計画当初には予定していませんでした、偏向計算まで行うことが出来ました。これは日本のガンマ線バースト衛星イカロスがガンマ線バーストから偏向を受けたとの報告を行ったことを受けてのものです。タイムリーな話題に素早く対応することが出来ました。また研究計画当初には予定していませんでした、Asaf Peer氏との共同研究も開始することが出来ました。彼は我々のプロジェクト加入はこれまでの研究課題達成にも大きく寄与しましたし、今後も期待されます。

今後の研究の推進方策

現在のところ当初の計画以上に研究は進展しています。しかし今年度に於いては、平成25年度は研究代表者が組織委員長を務める国際会議「Supernovae and Gamma-Ray Bursts 2013」の準備時期にさしかかります。この組織委員には研究分担者の固武氏、連携研究者の伊藤氏も含まれています。準備のために多少研究遂行の時間を割かれることも予想されるので、今後一層共同研究の連携を深め、研究の効率をあげると共に更なる共同研究者を募り、より確実に研究遂行することを目指します。一方で上記国際会議では新たに共同研究者に加わったAsaf Peerも来日する予定であり、それを利用して本計画を推進したく思います。

  • 研究成果

    (19件)

すべて 2012 その他

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 8件) 学会発表 (11件) (うち招待講演 9件)

  • [雑誌論文] Gravitational Wave Signatures of Hyperaccreting Collapsar Disks2012

    • 著者名/発表者名
      Kotake Kei, Tomoya Takiwaki, Seiji Harikae
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: Volume755 ページ: 14

    • DOI

      10.1088/0004-637X/755/2/84

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Modeling High-energy Light curves of the PSR B1259-63/LS 2883 Binary Based on 3D SPH Simulations2012

    • 著者名/発表者名
      Takata, J.; Okazaki, A. T.; Nagataki, S.; Naito,T.; Kawachi, A.; Lee, S.-H.; Mori, M.; Hayasaki, K.; Yamaguchi, M. S.; Owocki, S. P.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 750 ページ: 70-1~10

    • DOI

      10.1088/0004-637X/750/1/70

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A Generalized Model of Nonlinear Diffusive Shock Acceleration Coupled to an Evolving Supernova Remnant2012

    • 著者名/発表者名
      Lee, Shiu-Hang; Ellison, Donald C.; Nagataki, Shigehiro
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 750 ページ: 156-1~13

    • DOI

      10.1088/0004-637X/750/2/156

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Icecube Nondetection of Gamma-Ray Bursts: Constraints on the Fireball Properties2012

    • 著者名/発表者名
      He, Hao-Ning; Liu, Ruo-Yu; Wang, Xiang-Yu; Nagataki, Shigehiro; Murase, Kohta; Dai, Zi-Gao
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 752 ページ: 29-1~10

    • DOI

      10.1088/0004-637X/752/1/29

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origins of short gamma-ray bursts deduced from offsets in their host galaxies revisited2012

    • 著者名/発表者名
      Cui, Xiao-Hong; Nagataki, Shigehiro; Aoi,Junichi; Xu, Ren-Xin
    • 雑誌名

      Research in Astronomy and Astrophysics

      巻: 12 ページ: 1255-1268

    • DOI

      10.1088/1674-4527/12/9/006

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A high-resolution study of the X-ray emission and Sunyaev-Zel'dovich effect in the Bullet cluster (1E 0657-56)2012

    • 著者名/発表者名
      Prokhorov, D. A.; Million, E. T.; Akahori, T.;Zemcov, M.; Moraghan, A.; Nagataki, S.; Yoshikawa, K.; Colafrancesco, S.; Rawle, T. D.; Egami, E.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 426 ページ: 2291-2299

    • DOI

      10.1111/j.1365-2966.2012.21842.x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional Hydrodynamic Core-collapse Supernova Simulations for an 11.2 Msun Star with Spectral Neutrino Transport2012

    • 著者名/発表者名
      Takiwaki Tomoya, Kotake Kei, Suwa Yudai
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 749 ページ: 98-1~17

    • DOI

      10.1088/0004-637X/749/2/98

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fully General Relativistic Simulations of Core-collapse Supernovae with an Approximate Neutrino Transport2012

    • 著者名/発表者名
      Kuroda Takami; Kotake Kei, Takiwaki Tomoya
    • 雑誌名

      Astrophysical Journal

      巻: 755 ページ: 11-1~21

    • DOI

      10.1088/0004-637X/755/1/11

    • 査読あり
  • [学会発表] Collapsar and Magnetar Models for Long-Duration Gamma-Ray Bursts2012

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      Gamma-Ray Burst Conference 2012
    • 発表場所
      ミュンヘン、ドイツ
    • 年月日
      20120508-20120508
    • 招待講演
  • [学会発表] Numerical Simulations of Central Engine of Long Gamma-Ray Bursts

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      Ginzburg Conference on Physics
    • 発表場所
      モスクワ、ロシア
    • 招待講演
  • [学会発表] Aspherical Supernova Explosion and Gamma-Ray Bursts

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      ExUL-2012 GRB Workshop
    • 発表場所
      モスクワ、ロシア
    • 招待講演
  • [学会発表] Life of Long Gamma-Ray Bursts: From Explosion to Remnants

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      PACIFIC2012
    • 発表場所
      モーレア、フレンチポリネシア
    • 招待講演
  • [学会発表] Toward Unveiling the Explosion Mechanism of Gamma-Ray Burst

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      Kyoto University & Durham University Joint International Symposium 2012
    • 発表場所
      京都大学、京都
    • 招待講演
  • [学会発表] ガンマ線バースト中心エンジンの3次元シミュレーション

    • 著者名/発表者名
      長瀧重博
    • 学会等名
      ガンマ線バースト会議
    • 発表場所
      金沢市民会館、金沢
  • [学会発表] 私の高エネルギー天体物理学

    • 著者名/発表者名
      長瀧重博
    • 学会等名
      高エネルギー天体物理研究会
    • 発表場所
      首都大学東京、東京
  • [学会発表] Gamma-Ray Bursts, Are you Angles or Fallen Angels?

    • 著者名/発表者名
      Shigehiro Nagataki
    • 学会等名
      Kyoto University GCOE Symposium 2013
    • 発表場所
      京都大学、京都
    • 招待講演
  • [学会発表] Brainstorming on core-collapse supernova theory with perspectives toward multi-messenger astronomy

    • 著者名/発表者名
      固武 慶
    • 学会等名
      Nuclear Theory program INT-12-2a
    • 発表場所
      シアトル、アメリカ
    • 招待講演
  • [学会発表] Gravitational Waves from Core-Collapse Supernovae

    • 著者名/発表者名
      固武 慶
    • 学会等名
      Marcel Grossmann Meeting13
    • 発表場所
      ストックホルム、スウェーデン
    • 招待講演
  • [学会発表] Current status of multi-D hydrodynamic simulations

    • 著者名/発表者名
      固武 慶
    • 学会等名
      NIC XII satellite workshop on r-process
    • 発表場所
      ケアンズ、オーストラリア
    • 招待講演

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公開日: 2014-07-24  

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