2015 Fiscal Year Annual Research Report
多次元相対論的輻射流体・元素合成計算で探るガンマ線バーストの起源
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15H05440
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| Research Institution | Konan University |
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Principal Investigator |
冨永 望 甲南大学, 理工学部, 准教授 (00550279)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 輻射流体計算 / 超新星爆発 / ガンマ線バースト / 元素合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題はガンマ線バーストの起源を探るため、多次元多波長相対論的輻射流体計算コードの開発を進めている。平成27年度には以下のような研究を行った。
１．ガンマ線バーストの相対論的ジェット中における核反応を計算し相対論的ジェットに含まれる元素の組成を明らかにした。その結果、相対論的ジェットが磁場によって加速されている場合は、質量数20を超える重い元素が合成されるが、相対論的ジェットが熱エネルギーによって加速される場合は、水素・ヘリウムなどの軽元素のみが含まれることを明らかにした。
２．多次元多波長相対論的輻射流体計算コードの開発に向けて、並進対称性を仮定した座標系ではあるが、球面調和関数を用いて非弾性散乱であるコンプトン散乱を取り扱う多次元多波長相対論的輻射輸送計算コードの開発を完了し、我々の開発した相対論的光子輸送計算コードとの比較や様々なテスト計算を行い査読論文として発表した。またその際、一般に高エネルギー実験との比較で使用されている電子ガンマ線シャワーソフトウェアを用いて、我々の開発した相対論的光子輸送計算コードと非相対論的な場合にその結果が一致することを確認している。この結果、同手法を用いた多次元多波長相対論的輻射流体計算コードの実現が可能であることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
研究計画初年度として、球面調和関数を用いて光子の散乱を解き離散座標を用いて光子輸送を計算するSpherical Harmonic Discrete Ordinate Method (SHDOM)という手法を採用した多次元多波長相対論的輻射輸送計算コードの開発を完了した。その際、一般に高エネルギー実験との比較で使用されている電子ガンマ線シャワーソフトウェアを用いて、我々の開発した相対論的光子輸送計算コードと非相対論的な場合にその結果が一致することを確認している。
また以上の研究と並行して、相対論的ジェットにおける元素合成計算を行った。本研究課題の最終目標である多次元多波長相対論的輻射流体・元素合成計算コードに向けて研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、まず開発した並進対称性を仮定した多次元多波長相対論的輻射輸送計算コードを、軸対称円柱座標系に拡張し、現実のガンマ線バーストに適用可能な多次元多波長相対論的輻射輸送計算コードの開発を行う。本計算コードの開発と並行して、2016年度より採用された研究員とともに、本計算コードのテストとしてレーザー実験の実験結果との比較を行う。また、開発した計算コードを用いて、相対論的ジェットの流体計算の結果に基づいてガンマ線バーストのスペクトル・光度曲線について理論予言を提出し、ガンマ線バーストの観測との比較を行う予定である。その後、既に開発済みの多次元相対論的流体計算コードと組み合わせることで、多次元多波長相対論的輻射流体・元素合成計算コードの開発を行う。
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[Journal Article] Rapidly Rising Transients from the Subaru Hyper Suprime-Cam Transient Survey2016
Author(s)
Tanaka, Masaomi; Tominaga, Nozomu; Morokuma, Tomoki; Yasuda, Naoki; Furusawa, Hisanori; Baklanov, Petr V.; Blinnikov, Sergei I.; Moriya, Takashi J.; Doi, Mamoru; Jiang, Ji-an; Kato, Takahiro; Kikuchi, Yuki; Kuncarayakti, Hanindyo; Nagao, Tohru; Nomoto, Ken'ichi; Taniguchi, Yuki
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 819
Pages: 5 (15pp)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The host galaxy of a fast radio burst2016
Author(s)
Keane, E. F.; Johnston, S.; Bhandari, S.; Barr, E.; Bhat, N. D. R.; Burgay, M.; Caleb, M.; Flynn, C.; Jameson, A.; Kramer, M.; Petroff, E.; Possenti, A.; van Straten, W.; Totani, T.; Honma, M.; Furusawa, H.; Hattori, T.; Morokuma, T.; Niino, Y.; Sugai, H.; Terai, T.; Tominaga, N. et al.
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Journal Title
Nature
Volume: 530
Pages: 453-456
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Evidence for Thermal X-Ray Line Emission from the Synchrotron-dominated Supernova Remnant RX J1713.7-39462015
Author(s)
Katsuda, Satoru; Acero, Fabio; Tominaga, Nozomu; Fukui, Yasuo; Hiraga, Junko S.; Koyama, Katsuji; Lee, Shiu-Hang; Mori, Koji; Nagataki, Shigehiro; Ohira, Yutaka; Petre, Robert; Sano, Hidetoshi; Takeuchi, Yoko; Tamagawa, Toru; Tsuji, Naomi; Tsunemi, Hiroshi; Uchiyama, Yasunobu
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 814
Pages: 29 (11pp)
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] The rise-time of Type II supernovae2015
Author(s)
Gonzalez-Gaitan, S.; Tominaga, N.; Molina, J.; Galbany, L.; Bufano, F.; Anderson, J. P.; Gutierrez, C.; Förster, F.; Pignata, G.; Bersten, M.; Howell, D. A.; Sullivan, M.; Carlberg, R.; de Jaeger, T.; Hamuy, M.; Baklanov, P. V.; Blinnikov, S. I.
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Journal Title
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 451
Pages: .2212-2229
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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