多次元・多波長輻射輸送手法の開発で切り開く爆発天体現象研究のフロンティア

2019 年度 実績報告書

• 研究領域: 重力波物理学・天文学：創世記
• 研究課題/領域番号: 18H04585
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 前田 啓一 京都大学, 理学研究科, 准教授 (00503880)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2020-03-31
• キーワード: 輻射輸送 / 超新星 / 重力波天体

研究実績の概要

超新星爆発機構の全貌解明のためには、爆発モデルに基づいた輻射計算により予想される光度曲線・スペクトルを導き、これを様々な観測データにより検証することが必要である。本課題では、（１）超新星・爆発的天体現象に適用するための多次元・多波長輻射輸送コードの開発、（２）最新の超新星爆発モデルへの適用による、爆発理論の直接検証、を目的とする。本課題では、特に以下の天体をターゲットとした研究を進める。（a）標準的な「ニュートリノ駆動超新星」の現実的・多次元モデルに基づいた一般的な超新星の研究、（b）「連星中性子星の先駆超新星」モデルに基づいた、連星中性子星の形成過程の研究、（c）「超強磁場中性子星駆動超新星」の多次元モデルに基づいた、超高輝度超新星の研究。
2019年度には、標準的なニュートリノ駆動爆発シナリオに沿った最新の三次元爆発モデルに基づき、放射性元素崩壊に伴うガンマ線・エックス線放射計算の結果を二編の査読論文として発表した。超新星SN1987Aに対して提唱されている爆発モデルがこれら高エネルギー放射の観測事実を良く説明できることを示すとともに、親星モデルや金属量に制限をつけられることを示した。また、超強磁場中性子星駆動超新星の三次元モデル爆発モデルの流体計算結果を査読誌において発表した。以前に発表した二次元モデルの結果が正しいことを示したほか、予想される観測的帰結についてさらに詳細な議論を構築した。そのほか、多次元爆発モデルに基づいた多次元輻射輸送の応用として、白色矮星潮汐破壊現象の三次元可視光放射計算を行い、これを査読論文として発表した。ヘリウム白色矮星と炭素・酸素白色矮星では別種の突発天体として観測されることを示し、さらに現在その起源がわかっていない短いタイムスケールの突発現象の起源の候補になり得ることを示した。以上の成果を複数の国内外研究会で発表した。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] California Institute of Technology/Space Telescope Science Institute/University of Minnesota(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: California Institute of Technology/Space Telescope Science Institute/University of Minnesota
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] MPA/MPE(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: MPA/MPE
• [国際共同研究] Stockholm University/KTH Royal Institute of Technology(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: Stockholm University/KTH Royal Institute of Technology
• [国際共同研究] Monash University/Macquarie University(オーストラリア)
  • 国名: オーストラリア
  • 外国機関名: Monash University/Macquarie University
• [国際共同研究] University of Amsterdam(オランダ)
  • 国名: オランダ
  • 外国機関名: University of Amsterdam
• [雑誌論文] Properties of gamma-ray decay lines in 3D core-collapse supernova models, with application to SN 1987A and Cas A (2020)
  • 著者名/発表者名: Jerkstrand A、Wongwathanarat A、Janka H-T、Gabler M、Alp D、Diehl R、Maeda K、Larsson J、Fransson C、Menon A、Heger A
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 494 ページ: 2471～2497
  • DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/staa736
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The HSC-SSP Transient Survey: Implications from Early Photometry and Rise Time of Normal Type Ia Supernovae (2020)
  • 著者名/発表者名: Jiang Ji-an、Yasuda Naoki、Maeda Keiichi、Doi Mamoru、Shigeyama Toshikazu、Tominaga Nozomu、Tanaka Masaomi、Moriya Takashi J.、Takahashi Ichiro、Suzuki Nao、Morokuma Tomoki、Nomoto Ken’ichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 892 ページ: 25 (13 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab76cb
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapid Transients Originating from Thermonuclear Explosions in Helium White Dwarf Tidal Disruption Events (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawana Kojiro、Maeda Keiichi、Yoshida Naoki、Tanikawa Ataru
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 890 ページ: L26 (9 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/2041-8213/ab7209
  • 査読あり
• [雑誌論文] A type Ia supernova at the heart of superluminous transient SN 2006gy (2020)
  • 著者名/発表者名: Jerkstrand Anders、Maeda Keiichi、Kawabata Koji S.
  • 雑誌名: Science 巻: 367 ページ: 415～418
  • DOI: https://doi.org/10.1126/science.aaw1469
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Supernova 2014C: Ongoing Interaction with Extended Circumstellar Material with Silicate Dust (2019)
  • 著者名/発表者名: Tinyanont Samaporn、Lau Ryan M.、Kasliwal Mansi M.、Maeda Keiichi、Smith Nathan、Fox Ori D.、Gehrz Robert D.、De Kishalay、Jencson Jacob、Bally John、Masci Frank
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 887 ページ: 75 (15 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab521b
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Properties of the post-inspiral common envelope ejecta ? I. Dynamical and thermal evolution (2019)
  • 著者名/発表者名: Iaconi Roberto、Maeda Keiichi、De Marco Orsola、Nozawa Takaya、Reichardt Thomas
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 巻: 489 ページ: 3334～3350
  • DOI: https://doi.org/10.1093/mnras/stz2312
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Nucleosynthesis Constraints on the Energy Growth Timescale of a Core-collapse Supernova Explosion (2019)
  • 著者名/発表者名: Sawada Ryo、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 886 ページ: 47 (13 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab4da3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Double-detonation Models for Type Ia Supernovae: Trigger of Detonation in Companion White Dwarfs and Signatures of Companions’ Stripped-off Materials (2019)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa Ataru、Nomoto Ken’ichi、Nakasato Naohito、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 ページ: 103 (19 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab46b6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Possible Contribution of Magnetized White Dwarf Binaries to Type Ia Supernova Populations (2019)
  • 著者名/発表者名: Ablimit Iminhaji、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 ページ: 99 (7 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab4814
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radio Emission from Supernovae in the Very Early Phase: Implications for the Dynamical Mass Loss of Massive Stars (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsuoka Tomoki、Maeda Keiichi、Lee Shiu-Hang、Yasuda Haruo
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 885 ページ: 41 (11 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab4421
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-Ray and Gamma-Ray Emission from Core-collapse Supernovae: Comparison of Three-dimensional Neutrino-driven Explosions with SN 1987A (2019)
  • 著者名/発表者名: Alp Dennis、Larsson Josefin、Maeda Keiichi、Fransson Claes、Wongwathanarat Annop、Gabler Michael、Janka Hans-Thomas、Jerkstrand Anders、Heger Alexander、Menon Athira
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 882 ページ: 22 (19 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab3395
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Constraining Massive Star Activities in the Final Years through Properties of Supernovae and Their Progenitors (2019)
  • 著者名/発表者名: Ouchi Ryoma、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 877 ページ: 92 (13 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab1a37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Three-dimensional Hydrodynamic Simulations of Supernova Ejecta with a Central Energy Source (2019)
  • 著者名/発表者名: Suzuki Akihiro、Maeda Keiichi
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 880 ページ: 150 (14 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab2ad3
  • 査読あり
• [雑誌論文] SN 2017czd: A Rapidly Evolving Supernova from a Weak Explosion of a Type IIb Supernova Progenitor (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakaoka Tatsuya、Moriya Takashi J.、Tanaka Masaomi、Yamanaka Masayuki、Kawabata Koji S.、Maeda Keiichi、Kawabata Miho、Kawahara Naoki、Itagaki Koichi、Ouchi Ryoma、Blinnikov Sergei I.、Tominaga Nozomu、Uemura Makoto
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 875 ページ: 76 (11 pages)
  • DOI: https://doi.org/10.3847/1538-4357/ab0dfe
  • 査読あり
• [学会発表] Observational Properties of Ultra Stripped Envelope Supernovae (2020)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: GW Genesis: Third Annual Area Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] spectral and polarization signals from stripped-envelope supernovae (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: TDLI Workshop on The Radiating Universe in the Era of Multi-Messenger Astrophysics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Diversity of SNe Ia in the Rising Phase (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Progenitors of Type Ia Supernovae
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Constraining the explosions and progenitors of type la supernovae (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: ESO 2019 Workshop: The extragalactic explosive Universe: the new era of transient surveys and data-driven discovery
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Properties of stripped envelope supernovae (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: YITP long-term workshop Multi-Messenger Astrophysics in the Gravitational Wave Era
  • 国際学会
• [学会発表] SN and Stellar Physics at Kyoto, and the Seimei Telescope (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Time-domain astronomy workshop 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] SN 2017iuk associated with GRB171205A (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: Collaborative Meeting on Supernova Remnants between Japan and USA
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Optical/Radio View on Supernovae Surrounded by Dense Circumstellar Media: A Possible Counterpart of High Energy Transients (2019)
  • 著者名/発表者名: Keiichi Maeda
  • 学会等名: The extreme Universe viewed in very-high-energy gamma rays 2019
  • 国際学会 / 招待講演
• [備考] 宇宙で最も明るい爆発現象の謎を解明
  • URL: http://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research/research_results/2019/200124_2.html
• [備考] Origins of the 'Superluminous Supernovae'
  • URL: https://www.kyoto-u.ac.jp/en/research/research_results/2019/200124_2.html
• [備考] 宇宙で最も明るい爆発現象の謎が明らかに
  • URL: https://www.hiroshima-u.ac.jp/news/55934
• [備考] Progress in understanding the brightest...
  • URL: https://www.mpa-garching.mpg.de/797272/news20200124