Study of Explosive Astrophysical Phenomena and Nucleosynthesis based on Quark Dynamics and Nuclear Structure

2010 Fiscal Year Self-evaluation Report

• Project Area: Research on the Emergence of Hierarchical Structure of Matter by Bridging Particle, Nuclear and Astrophysics in Computational Science
• Project/Area Number: 20105004
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: Tokyo University of Science
• Principal Investigator: SUZUKI Hideyuki Tokyo University of Science, 理工学部, 教授 (90211987)
• Project Period (FY): 2008 – 2012
• Keywords: 超新星爆発 / ニュートリノ / 状態方程式 / ブラックホール / 中性子星 / 重力波 / 元素合成 / ニュートリノ振動

Research Abstract

本研究では、原子核物理の研究者と天体物理の研究者の連携により、格子QCDなどで得られるハドロン間相互作用やさまざまな多体系の取り扱い法に基づく現実的な状態方程式や原子核構造モデルを用いて、超新星爆発、ブラックホール形成、連星中性子星やブラックホールと中性子星の合体などの爆発的天体現象に関する一般相対論的数値シミュレーションを行い、そのダイナミクスや宇宙における元素の起源の解明を目指す。その際、自転に伴う質量放出や物質混合などを考慮した恒星進化、ハイペロンを含む核物質のダイナミクスへの影響、爆発的元素合成・r-過程・s-過程・ニュートリノ元素合成など多様な元素合成過程や元素合成サイト、元素組成の観測データを用いた超新星モデルへのフィードバック、放出されるニュートリノや重力波の将来観測からのハドロン物理へのフィードバックの可能性についても詳しく解析する。また将来の大規模数値計算の準備として数値相対論と多次元ニュートリノ輸送の結合に関する基礎研究も行う。また、ニュートリノ振動についてニュートリノ-電子相互作用が作りだす物質効果だけでなく、ニュートリノの自己相互作用による二体量子効果を厳密に扱う理論計算の枠組みを検討し、超新星ニュートリノフレーバーの変化および元素合成に与える影響を数値計算により解明する。これらの研究テーマについて、本計画研究内のみならず他の計画研究班の研究者との新たな連携を推進することも大きな目標の一つである。

Research Products

• [Journal Article] A progenitor for the extremely luminous Type Ic supernova 2007bi (2011)
  • Author(s): T.Yoshida, H.Umeda
  • Journal Title: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 412 Pages: L78
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exploring binary-neutron-star-merger scenario of short-gamma-ray bursts by gravitational-wave observation (2010)
  • Author(s): K.Kiuchi, Y.Sekiguchi, M.Shibata, K.Taniguchi
  • Journal Title: Phys.Rev.Lett. 104 Pages: 141101
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] New Estimate for the Time-Dependent Thermal Nucleosynthesis of 180 Tam in Supernova Nucleosynthesis (2010)
  • Author(s): T.Hayakawa, T.Kajino, S.Chiba, G.J.Mathews
  • Journal Title: Phys.Rev. C81 Pages: 052801
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Exploring hadron physics in black hole formations: A new promising target of neutrino astronomy (2010)
  • Author(s): K.Nakazato, K.Sumiyoshi, H.Suzuki, S.Yamada
  • Journal Title: Phys.Rev. D81 Pages: 083009
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Emergence of hyperons in failed supernovae: trigger of the black hole formation (2009)
  • Author(s): K.Sumiyoshi, C.Ishizuka, A.Ohnishi, S.Yamada, H.Suzuki
  • Journal Title: Astrophysical Journal 690 Pages: L43
  • Peer Reviewed
• [Presentation] A numerical challenge on the core-collapse supernovae : physics of neutrino and matter at extreme conditions (2011)
  • Author(s): K.Sumiyoshi
  • Organizer: International Symposium "Nano science and Quantum Physics 2011"
  • Place of Presentation: International House of Japan, Roppongi, Tokyo, Japan
  • Year and Date: 2011-01-27
• [Presentation] Supernova Nucleosynthesis, Neutrino Oscillation, and Nuclear Weak Interactions (2011)
  • Author(s): T.Kajino
  • Organizer: French-Japanese Symposium on Nuclear Structure Problems
  • Place of Presentation: RIKEN, Wako, Japan
  • Year and Date: 2011-01-06
• [Presentation] Neutrinos from supernovae and failed supernovae (2010)
  • Author(s): H. Suzuki
  • Organizer: 11th Internaional Workshop on Next Generation Nucleon Decay and Neutrino Detectors
  • Place of Presentation: Toyama International Conference Hall, Toyama, Japan
  • Year and Date: 2010-12-13
• [Presentation] On the progenitors of GRBs (2010)
  • Author(s): H.Umeda
  • Organizer: Deciphering the Ancient Universe with Gamma-Ray Bursts
  • Place of Presentation: 京都テルサ,京都
  • Year and Date: 2010-04-22
• [Presentation] Merger of binary neutron stars and black hole-neutron star binaries (2009)
  • Author(s): M.Shibata
  • Organizer: Computational General Relativistic Astrophysics
  • Place of Presentation: Princeton, USA
  • Year and Date: 2009-10-23
• [Remarks] ホームページ
  • URL: http://aspht1.ph.noda.tus.ac.jp/bridge_a03/