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2015 年度 実施状況報告書

超新星の多波長理論・観測で迫る恒星物理の未解決問題と宇宙論的研究への応用

研究課題

研究課題/領域番号 26800100
研究機関京都大学

研究代表者

前田 啓一  京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (00503880)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード光学赤外線天文学 / 理論天文学 / 輻射輸送 / 超新星 / 恒星進化論
研究実績の概要

超新星理論・観測的研究をさらに遂行した。各トピック間をまたがる研究、恒星・連星進化研究との融合が大きく進展した。
「恒星・連星進化」:通常のIa型超新星から初めて、連星相手との衝突の兆候を検出した。SN IIb型超新星について、爆発前と超新星消滅度のハッブル宇宙望遠鏡の画像を新たに解析し、親星が予想外の青色巨星であることを突き止めた。
「超新星爆発・突発現象の観点」:最高精度の白色矮星連星合体シミュレーションをさらに推進した。世界で初めて検出されたSN2014Jからの核ガンマ線について、すざく望遠鏡による独立検出に成功した。中心天体が強磁場中性子星である場合の光度曲線の計算を行うとともに、100太陽質量を超えるような星が起こす超新星爆発の理論計算を行った。ほか、超新星・超新星残骸の観測結果を多数出版した。
「周辺環境」:Ia型超新星の星周物質におけるエコーの理論計算を複数提出、さらに理論で予測されたエコーを示す超新星を発見した。これは、Ia型超新星の少なくとも一部が恒星との連星系における爆発であることを示唆する。一方、Ia型超新星SN2014Jについて、爆発後半年を経過した後期における高分散分光をはじめて行い新しい解析手法を開発、この超新星周囲には高密星周物質が存在しないことを明らかにした。重力崩壊型においては、水素がほとんど検出されないIIb型超新星一例について、2年経過した後に水素輝線が強く放射されていることを発見した。このような特徴が見られない例も集め、親星半径と星周物質密度に関係があることを世界で初めて明らかにした。これば親星と周辺環境をつなぐ新しいアイデアであり、天体物理学の大問題である恒星進化における質量放出の起源に迫るものである。
「銀河化学進化や宇宙論的研究への応用」:距離指標としての精度向上も視野に入れ、Ia型超新星分光データの統計解析を進めた。

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

恒星・連星進化からのアプローチ、超新星爆発・突発天体の観点からのアプローチ、周辺環境からのアプローチ、銀河化学進化や宇宙論的研究への応用のそれぞれの項目で県きゅが大きく進展したのに加え、各トピック間をまたがる融合研究が実を結び始めた。以下、このような分野融合からの結果の例を列記する。
IIb型超新星におけるハッブル宇宙望遠鏡を用いた親星の研究、すばる望遠鏡を用いた星周物質の研究の結果から、親星半径と星周物質の性質に関係があることを見出した。これは世界で初めて提唱されるアイデアである(親星-星周物質)。
星周物質の研究において星周物質におけるエコーの研究が理論・観測双方から大きく進展した。一方、ケプラー超新星においては、その元素組成から明るいタイプのIa型超新星であったこと、星周物質の性質からこれが高密度の星周物質をまとった状態での爆発であることを明らかにした。2013年度に明るい超新星の内少なくとも一部が高密星周物質を伴うことを提唱したが、本結果はさらにこれが比較的一般的描像として成り立つことを強く示唆する(爆発‐星周物質)。
Ia型超新星の星周物質エコーに関しては、さらにこれがIa型超新星の明るさに与える影響を議論し、宇宙論的距離指標として用いる場合の系統誤差になり得るかを議論した(星周物質‐宇宙論)。

今後の研究の推進方策

平成27年度から引き続き各課題を推進するとともに、特に新たに浮かび上がった融合領域に力を入れる。「恒星・連星進化からのアプローチ」においては、すでに連星進化理論計算を新たに遂行しており、この結果が平成28年度に出るはずである。「超新星・突発現象の観点からのアプローチ」においては、流体計算で得られた結果から輻射輸送を通し様々な波長での観測的性質を明らかにするフェーズに入る。また、これまでにすばる望遠鏡などで多くのデータが取得されており、これを解析するとともに平成27年度に引き続き様々なモードでの超新星観測を遂行する。「周辺環境からのアプローチ」においては、今後大きな進展が期待される星周物質からのエコーを用いた診断法について、理論・観測的研究をさらに推し進める。「銀河化学進化・宇宙論的研究への応用」においては、Ia型超新星の観測的多様性の理解をさらに推進するとともに、新たに理論研究を進めている強磁場中性子星形成に伴う超新星や超大質量星の爆発の結果をもとに、それらを用いた遠方宇宙探査方法について研究を進める。さらに、すばる望遠鏡戦力枠により得られると期待される遠方宇宙における超新星の観測研究を進める。
今後連星進化理論計算を本格的に始動させることで、親星と星周物質との関係、親星と爆発の性質の関係など過去二年に得られた新たな知見を融合、統一的理解を目指す。

  • 研究成果

    (36件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (18件) (うち国際共著 10件、 査読あり 18件、 謝辞記載あり 18件) 学会発表 (12件) (うち国際学会 7件、 招待講演 8件)

  • [国際共同研究] ハーバード大学(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      ハーバード大学
  • [国際共同研究] チリ大学/南ヨーロッパ天文台/ラスカンパナス天文台(チリ)

    • 国名
      チリ
    • 外国機関名
      チリ大学/南ヨーロッパ天文台/ラスカンパナス天文台
    • 他の機関数
      2
  • [国際共同研究] ラプラタ天文台(アルゼンチン)

    • 国名
      アルゼンチン
    • 外国機関名
      ラプラタ天文台
  • [国際共同研究] マックスプランク天体物理学研究所/ブルツブルグ大学(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      マックスプランク天体物理学研究所/ブルツブルグ大学
  • [国際共同研究] アイスランド大学(アイスランド)

    • 国名
      アイスランド
    • 外国機関名
      アイスランド大学
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      2
  • [雑誌論文] Sodium Absorption Systems toward SN Ia 2014J Originate on Interstellar Scales2016

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K., et al. (1/24 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 816 ページ: 57, 17 pp

    • DOI

      10.3847/0004-637X/816/2/57

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] OISTER Optical and Near-Infrared Observations of the Super-Chandrasekhar Supernova Candidate SN 2012dn: Dust Emission from the Circumstellar Shell2016

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka, M., Maeda, K., et al. (2/37 authors)
    • 雑誌名

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Extinction Laws toward Stellar Sources within a Dusty Circimstellar Medium and Implications for Type Ia Supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Nagao, T., Maeda, K., Nozawa, T.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The critical mass ratio of double white dwarf binaries for violent merger-induced Type Ia supernova explosions2016

    • 著者名/発表者名
      Sato, Y., Nakasato, N., Tanikawa, A., Nomoto, K., Maeda, K., Hachisu, I.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Measurements of the Soft Gamma-ray Emission from SN2014J with Suzaku2016

    • 著者名/発表者名
      Terada, Y., Maeda, K., et al. (2/12 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 印刷中 ページ: 印刷中

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Spatially Resolved Spectroscopy of a Balmer-dominated Shock in the Cygnus Loop: An Extremely Thin Cosmic-Ray Precursor?2016

    • 著者名/発表者名
      Katsuda, S., Maeda, K., et al. (2/12 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Letters

      巻: 819 ページ: L32, 6 pp

    • DOI

      10.3847/2041-8205/819/2/L32

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] SN 2012cg: Evidence for Interaction Between a Normal Type Ia Supernova and a Non-degenerate Binary Companion2016

    • 著者名/発表者名
      Marion, G. H., et al. (23/29 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 820 ページ: 92, 16 pp

    • DOI

      10.3847/0004-637X/820/2/92

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A self-consistent analytical magnetar model: the luminosity of γ-ray burst supernovae is powered by radioactivity2016

    • 著者名/発表者名
      Cano, Z., Johansson, A. K. G., Maeda, K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 457 ページ: 2761-2772

    • DOI

      10.1093/mnras/stw122

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Evolving into a remnant: optical observations of SN 1978K at three decades2016

    • 著者名/発表者名
      Kuncarayakti, H., Maeda, K., Anderson, J. P., Hamuy, M., Nomoto, K., Galbany, L., Doi, M.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 458 ページ: 2063-2073

    • DOI

      10.1093/mnras/stw430

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Mass ejection by pulsational pair instability in very massive stars and implications for luminous supernovae2016

    • 著者名/発表者名
      Yoshida, T., Umeda, H., Maeda, K., Ishii, T.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 457 ページ: 351-361

    • DOI

      10.1093/mnras/stv3002

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Type IIb Supernova 2013df Entering into an Interaction Phase: A Link between the Progenitor and the Mass Loss2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K., et al. (1/26 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 807 ページ: 35, 10 pp

    • DOI

      10.1088/0004-637X/807/1/35

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Constraining the amount of circumstellar matter and dust around Type Ia supernovae through near-infrared echoes2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K., Nozawa, T., Nagao, T., Motohara, K.
    • 雑誌名

      Monthly Notices of the Royal Astronomical Society

      巻: 452 ページ: 3281-3292

    • DOI

      10.1093/mnras/stv1498

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Progenitor of the Type IIb SN 2008ax Revisited2015

    • 著者名/発表者名
      Folatelli, G., Bersten, M. C., Kuncarayakti, H., Benvenuto, O. G., Maeda, K., Nomoto, K.
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 811 ページ: 147, 13 pp

    • DOI

      10.1088/0004-637X/811/2/147

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] The Silicon and Calcium High-velocity Features in Type Ia Supernovae from Early to Maximum Phases2015

    • 著者名/発表者名
      Zhao, X., Wang, X., Maeda, K., et al. (3/10 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal Supplement

      巻: 220 ページ: 20, 21 pp

    • DOI

      10.1088/0067-0049/220/1/20

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Kepler’s Supernova: An Overluminous Type Ia Event Interacting with a Massive Circumstellar Medium at a Very Late Phase2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuda, S., Mori, K., Maeda, K., et al. (3/10 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 808 ページ: 49, 14 pp

    • DOI

      10.1088/0004-637X/808/1/49

    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] OISTER Optical and Near-Infrared Observations of Type Iax Supernova 2012Z2015

    • 著者名/発表者名
      Yamanaka, M., Maeda, K., et al. (2/33 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 806 ページ: 191, 14 pp

    • DOI

      10.1088/0004-637X/806/2/191

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] A Systematic Study of Carbon-Oxygen White Dwarf Mergers: Mass Combinations for Type Ia Supernovae2015

    • 著者名/発表者名
      Sato, Y., et al. (5/6 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 807 ページ: 105, 12 pp

    • DOI

      10.1088/0004-637X/807/1/105

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Hydrodynamical Evolution of Merging Carbon-Oxygen White Dwarfs: Their Pre-supernova Structure and Observational Counterparts2015

    • 著者名/発表者名
      Taniakawa, A., et al. (5/6 authors)
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 807 ページ: 40, 22 pp

    • DOI

      10.1088/0004-637X/807/1/40

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 超新星追観測でせまる親星・爆発の統一的理解とTAOに期待される役割2016

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      日本天文学会2016年春季年会
    • 発表場所
      首都東京大学(東京)
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-17
  • [学会発表] 超新星に於ける爆発的元素合成・核ガンマ線2016

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      宇宙核物理連絡協議会研究会
    • 発表場所
      国立天文台(東京)
    • 年月日
      2016-02-22 – 2016-02-24
    • 招待講演
  • [学会発表] A take away list for the Chile-Japan SN collaboration in 20162016

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K.
    • 学会等名
      Workshop SN MAS 2016
    • 発表場所
      Santiago (Chle)
    • 年月日
      2016-01-20 – 2016-01-20
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 電磁波で探る超新星の性質2016

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      新学術「地下素核研究」第二回超新星ニュートリノ研究会
    • 発表場所
      富山商工会議所(富山)
    • 年月日
      2016-01-06 – 2016-01-07
    • 招待講演
  • [学会発表] 近傍超新星から高赤方偏移超新星へ2015

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      初代星・初代銀河研究会2015
    • 発表場所
      草津セミナーハウス(群馬)
    • 年月日
      2015-11-30 – 2015-12-01
    • 招待講演
  • [学会発表] Supernova Progenitor and Circumstellar Environment: Key Connecting SNe and Their Remnants2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K.
    • 学会等名
      JAXA symposium SNSNR2015
    • 発表場所
      JAXA(神奈川)
    • 年月日
      2015-11-09 – 2015-11-10
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超新星SN2014Jの高分散分光観測: 連星進化モデルの予想する星周物質は存在するか2015

    • 著者名/発表者名
      前田啓一
    • 学会等名
      2015年度岡山(光赤外)ユーザーズミーティング
    • 発表場所
      国立天文台(東京)
    • 年月日
      2015-08-17 – 2015-08-17
  • [学会発表] Links between SN Ia Observations and Progenitor Evolutions2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K.
    • 学会等名
      The 14th Marcel Grossmann Meeting
    • 発表場所
      Roma (Italy)
    • 年月日
      2015-07-12 – 2015-07-18
    • 国際学会
  • [学会発表] Energetic Death of Massive Stars2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K.
    • 学会等名
      European Week of Astronomy and Space Science
    • 発表場所
      Tenerife (Spain)
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-06-26
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Constraints on Circumstellar Matter around Type Ia Supernovae2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K.
    • 学会等名
      European Week of Astronomy and Space Science
    • 発表場所
      Tenerife (Spain)
    • 年月日
      2015-06-22 – 2015-06-26
    • 国際学会
  • [学会発表] The Environment Surrounding SNe Ia: Shaped by CSM or ISM2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K,
    • 学会等名
      South American Supernovae (SAS) 2015
    • 発表場所
      Santiago (Chile)
    • 年月日
      2015-04-28 – 2015-04-30
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Link between Progenitors and Stripped-Envelope SNe and Their CSM Environments2015

    • 著者名/発表者名
      Maeda, K.
    • 学会等名
      South American Supernovae (SAS) 2015
    • 発表場所
      Snatiago (Chile)
    • 年月日
      2015-04-28 – 2015-04-30
    • 国際学会 / 招待講演

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公開日: 2017-01-06   更新日: 2022-02-22  

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