2022 Fiscal Year Final Research Report
DecipheringPhysics of Core-Collapse Supernovae via Gravitational-wave Astronomy
| Project Area | Gravitational wave physics and astronomy: Genesis |
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| Project/Area Number |
17H06364
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Fukuoka University |
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Principal Investigator |
Kotake Kei 福岡大学, 理学部, 教授 (20435506)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
神田 展行 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (50251484)
滝脇 知也 国立天文台, 科学研究部, 助教 (50507837)
端山 和大 福岡大学, 理学部, 准教授 (70570646)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 超新星爆発 / 重力波 / 流体不安定性 / ニュートリノ輻射輸送 / ニュートリノ / 中性子星 / ブラックホール / スーパーコンピューティング |
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| Outline of Final Research Achievements |
The explosion mechanism of core-collapse supernovae (CCSNe) and the emission mechanism of the gravitational waves (GWs) is one of the long-standing riddles in astrophysics. We set the target of this research area as “deciphering the CCSN mechanism via GW detection”, then we made it to obtain the three achievements. Firstly, we performed 3D CCSN simulations including sophisticated energy-dependent neutrino transport for a garden variety of progenitors from 11.2 to 70 solar-masses with stellar rotation. This systematic study depending upon HPCI supercomputing enables us to unravel the first-ever GW emission properties not only from canonical neutron star formation, but also from black-hole formation. Secondly, based on the numerical results, we have developed novel data analysis schemes specially designed to detect these CCSN GWs. Thirdly, we have conducted the search of finding supernova GWs (albeit not detected yet), using the real data of LIGO, VIRGO, and KAGRA for the first time.
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| Free Research Field |
理論天体物理学
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究領域の期間に超新星爆発の重力波の理論は飛躍的に発展した。最新鋭のニュートリノ輻射輸送を含む空間3次元のシミュレーションに基づく、超新星重力波の理論予測が可能になった。特に、原始中性子星振動の基本モードと、衝撃波不安定性からの重力波は、地上干渉計において感度が高い周波数領域に発生し、検出が期待される。さらに、ブラックホールやクォーク星などができる場合にも特長ある重力波が生じることもわかり、超新星重力波に関して基礎的な予言が出揃った。データ解析の手法もこれまでの弱点を克服した手法を提案し、近傍で超新星爆発が起きた場合に向けたデータ解析手法の開拓も含め、当該分野で世界をリードする成果を得た。
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