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2016 Fiscal Year Research-status Report

連星系での超新星爆発の影響を受けた星の熱進化

Research Project

Project/Area Number 16K05287
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

須田 拓馬  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (90374735)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 森谷 友由希  東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任研究員 (60722949)
茂山 俊和  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (70211951)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords超新星 / 恒星進化 / 元素合成 / 金属欠乏星 / 化学進化 / 大質量星 / 連星探査
Outline of Annual Research Achievements

本研究の主要テーマである、重力崩壊型(II型)超新星爆発の爆風を受けた超金属欠乏星の表面に爆風の残骸が降着する影響及び、恒星表面のリチウムが減少する可能性について検討してきた。汎用メッシュシミュレーションコードであるFLASHを用いてIa型超新星と低質量星の相互作用を計算し、低質量星表面の剥離とIa型超新星によって合成された元素の一部が降着することを確認した。この数値計算をII型超新星爆発と低質量星との相互作用にも適用し、恒星表面の重力ポテンシャルと爆風の運動エネルギーが釣り合う距離よりも近い位置で爆風が当たると、恒星表面のリチウム層が剥離されることを確認した。このような至近距離での爆風の直撃が起こる可能性について検討するために大質量金属欠乏星、および初代星の進化を計算し、先行研究と同様の結果になりそうであることを確認した。さらに、このような連星が存在可能であるかを検証するために、太陽近傍にあるOB型星の視線速度変動を測定し、大質量星と低質量星からなる連星系の探査を開始した。これまでに3件の観測提案が採択され、なゆた望遠鏡で8晩、岡山188cm望遠鏡で6晩の観測時間を獲得するとともに、ぐんま天文台の協力も得て14天体の観測を実施し、複数の観測期間にまたがる視線速度の変動について解析を開始した。理論モデルから予測される金属欠乏星表面のリチウム元素組成が観測データを再現するかどうかを比較するために、SAGAデータベースを整備し、データの更新と検索機能の改良を行った。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

超新星爆発と低質量星との相互作用を明らかにすべく、Ia型超新星と低質量星との相互作用、およびII型超新星と低質量星との相互作用を二次元の数値シミュレーションを行った。前者の場合についてはすでに解析を終え、論文として投稿する準備ができている。後者については、FLASHのような汎用数値計算コードでは膨大な計算領域が必要であり、今年度では限定された状況での数値計算を行うに止まったが、実際に計算を行うことができたので、今後の研究の方向性の目処が立った。大質量の進化計算では、想定していなかった内部混合と、それに伴う爆発的な元素合成が起こったために計算が途中で破綻してしまったが、これは金属欠乏星に特有な現象であることが判明し、金属欠乏星でのリチウム減少が金属欠乏星の進化と関連している可能性がより確かなものとなった。この物質混合が異なる恒星進化コードでも起こることも確認したため、今後はこの現象が報告されていない先行研究との詳細な比較を行うという必要がある。視線速度変動のモニタリング観測は、これまでのところあまり天候には恵まれておらずデータの取得がそれほど順調ではないが、観測夜数の確保が十分にできているため、観測を継続することによって連星の確認が期待できる。

Strategy for Future Research Activity

II型超新星と低質量星の相互作用を計算するには、FLASHコードによる数値計算では限界があるため、SPH法による数値計算を試みる。SPHシミュレーションの専門家と連絡を取り、同様のセットアップでの計算で協力を得ることができることとなり、計算領域の確保の問題が解消される見込みである。大質量星の進化計算では、炭素燃焼開始後から重力崩壊までの間の進化をどう追跡するか、物質混合による爆発的元素合成をどのように収束させるか、あるいは回避するかを検討する必要がある。炭素燃焼後の進化のタイムスケールは非常に短いので、爆発までの進化をすべて追う必要はないが、先行研究との比較を通じて妥当な計算結果を確保できるよう努める。また、物質混合は対流層の移動によって起こるので、数値的な取扱いの調整によって計算の精度を損なうことなく計算を進めることができると見込んでいる。なゆた望遠鏡、およびぐんま天文台望遠鏡による観測を継続して行う予定である。岡山188cm望遠鏡の共同利用観測が2017年度で終了するため継続観測の申請はできなくなるが、今後はすばる望遠鏡のサービス観測など、他の観測装置を用いた観測を継続する予定である。

Causes of Carryover

予定していた外国出張を取りやめざるを得なくなったため、次年度使用額が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

今年度の研究の進展が順調であったこと、および次年度では研究成果の発表機会が増える見込みであることを勘案して、旅費として計上する予定である。

  • Research Products

    (43 results)

All 2017 2016 Other

All Journal Article (25 results) (of which Int'l Joint Research: 9 results,  Peer Reviewed: 13 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results) Presentation (16 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results) Book (1 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Carbon-Enhanced Metal-Poor Stars as a Constraint on the Li-Depletion Mechanism2017

    • Author(s)
      Matsuno, Tadafumi; Aoki, Wako; Suda, Takuma; Li, Haining
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC2016)

      Volume: 020206 Pages: id 020206 (3頁)

    • DOI

      10.7566/JPSCP.14.020206

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The s-Process Nucleosynthesis in Extremely Metal-Poor Stars as the Generating Mechanism of Carbon Enhanced Metal-Poor Stars2017

    • Author(s)
      Suda, Takuma; Yamada, Shimako; Fujimoto, Masayuki Y.
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC2016)

      Volume: id.010901 Pages: id 010901 (4頁)

    • DOI

      10.7566/JPSCP.14.010901

  • [Journal Article] Exploring the Early Chemical Evolution of the Milky Way with LAMOST and Subaru2017

    • Author(s)
      Li, Haining; Aoki, Wako; Honda, Satoshi; Zhao, Gang; Suda, Takuma; Christlieb, Norbert
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC2016)

      Volume: id.010201 Pages: id 010201 (4頁)

    • DOI

      10.7566/JPSCP.14.010201

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Lithium in CEMP-no stars: A new constraint on the lithium depletion mechanism in the early universe2017

    • Author(s)
      Matsuno, Tadafumi; Aoki, Wako; Suda, Takuma; Li, Haining
    • Journal Title

      Publication of Astronomical Society of Japan

      Volume: 69 Pages: id 69 (15頁)

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] High-resolution spectroscopy of the extremely iron-poor post-AGB star CC Lyr2017

    • Author(s)
      Aoki, Wako; Matsuno, Tadafumi; Honda, Satoshi; Parthasarathy, Mudumba; Li, Haining; Suda, Takuma
    • Journal Title

      Publication of Astronomical Society of Japan

      Volume: 69 Pages: id 69 (8頁)

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Hydrodynamical Interaction of Mildly Relativistic Ejecta with an Ambient Medium2017

    • Author(s)
      Suzuki, Akihiro; Maeda, Keiichi; Shigeyama, Toshikazu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 834 Pages: id 32 (21頁)

    • DOI

      10.3847/1538-4357/834/1/32

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Cooling of Magnetars with Exotic Matter2017

    • Author(s)
      Yasutake, Nobutoshi; Noda, Tsuneo; Fujisawa, Kotaro; Kotake, Kei; Shigeyama, Toshikazu
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC2016)

      Volume: id.020616 Pages: id 020616 (3頁)

    • DOI

      10.7566/JPSCP.14.020616

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The Galactic Chemical Evolution of r-Process Elements by Neutron Star Mergers2017

    • Author(s)
      Komiya, Yutaka; Shigeyama, Toshikazu
    • Journal Title

      Proceedings of the 14th International Symposium on Nuclei in the Cosmos (NIC2016)

      Volume: id.020207 Pages: id 020207 (4頁)

    • DOI

      10.7566/JPSCP.14.020207

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A measurement of interstellar polarization and an estimation of Galactic extinction for the direction of the X-ray black hole binary V404 Cygni2017

    • Author(s)
      Itoh, Ryosuke; Moritani, Yuuki et al. (9番目/15人)
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1093/pasj/psw130

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] J-GEM follow-up observations of the gravitational wave source GW151226*2017

    • Author(s)
      Yoshida, Michitoshi; Moritani, Yuuki et al. (20番目/38人)
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 69 Pages: id 9 (9頁)

    • DOI

      10.1093/pasj/psw113

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Possible regular phenomena in EXO 2030+3752017

    • Author(s)
      Laplace, Eva; Mihara, Tatehiro; Moritani, Yuki; Nakajima, Motoki; Takagi, Toshihiro; Makishima, Kazuo; Santangelo, Andrea
    • Journal Title

      Astronomy & Astrophysics

      Volume: 597 Pages: id A124 (9頁)

    • DOI

      10.1051/0004-6361/201629373

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Dependence of the Sr-to-Ba and Sr-to-Eu Ratio on the Nuclear Equation of State in Metal-poor Halo Stars2016

    • Author(s)
      Famiano, M. A.; Kajino, T.; Aoki, W.; Suda, T.
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 830 Pages: id 61 (13頁)

    • DOI

      10.3847/0004-637X/830/2/61

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Searching for chemical relics of first stars with LAMOST and Subaru2016

    • Author(s)
      Li, Haining; Aoki, Wako; Zhao, Gang; Honda, Satoshi; Christlieb, Norbert; Suda, Takuma
    • Journal Title

      The General Assembly of Galaxy Halos: Structure, Origin and Evolution, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium

      Volume: 317 Pages: 51--56

    • DOI

      10.1017/S1743921315010789

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Very Low-Mass Stars with Extremely Low Metallicity in the Milky Way's Halo2016

    • Author(s)
      Aoki, Wako; Beers, Timothy C.; Suda, Takuma; Honda, Satoshi; Lee, Young Sun
    • Journal Title

      The General Assembly of Galaxy Halos: Structure, Origin and Evolution, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium

      Volume: 317 Pages: 45--50

    • DOI

      10.1017/S174392131500959X

    • Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Contribution of Neutron Star Mergers to the r-Process Chemical Evolution in the Hierarchical Galaxy Formation2016

    • Author(s)
      Komiya, Yutaka; Shigeyama, Toshikazu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 830 Pages: id 76 (10頁)

    • DOI

      10.3847/0004-637X/830/2/76

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Development of a real-time data processing system for a prototype of the Tomo-e Gozen wide field CMOS camera2016

    • Author(s)
      Ohsawa, Ryou; Shigeyama, Toshikazu et al. (31番目/43人)
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 9913 Pages: id 991339 (8頁)

    • DOI

      10.1117/12.2231615

  • [Journal Article] Development of a prototype of the Tomo-e Gozen wide-field CMOS camera2016

    • Author(s)
      Sako, Shigeyuki; Shigeyama Toshikazu et al. (31番目/43人)
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 9908 Pages: id99083p (15頁)

    • DOI

      10.1117/12.2231259

  • [Journal Article] Chemical Evolution of R-process Elements in the Hierarchical Galaxy Formation2016

    • Author(s)
      Komiya, Yutaka; Shigeyama, Toshikazu
    • Journal Title

      The General Assembly of Galaxy Halos: Structure, Origin and Evolution, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium

      Volume: 317 Pages: 318--319

    • DOI

      10.1017/S1743921315008662

  • [Journal Article] Chemical evolution of r-process elements in the Draco dwarf spheroidal galaxy2016

    • Author(s)
      Ishigaki, M. N.; Tsujimoto, T.; Shigeyama, T.; Aoki, W.
    • Journal Title

      The General Assembly of Galaxy Halos: Structure, Origin and Evolution, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium

      Volume: 317 Pages: 310--311

    • DOI

      10.1017/S1743921315009552

  • [Journal Article] 2D Radiation-hydrodynamic Simulations of Supernova Shock Breakout in Bipolar Explosions of a Blue Supergiant Progenitor2016

    • Author(s)
      Suzuki, Akihiro; Maeda, Keiichi; Shigeyama, Toshikazu
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 825 Pages: id 92 (17頁)

    • DOI

      10.3847/0004-637X/825/2/92

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Spherical explosion with a central energy source2016

    • Author(s)
      Masuyama, Miyu; Shigeyama, Toshikazu; Tsuboki, Yoichiro
    • Journal Title

      Publications of the Astronomical Society of Japan

      Volume: 68 Pages: id 22 (6頁)

    • DOI

      10.1093/pasj/psv140

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prime Focus Spectrograph (PFS) for the Subaru telescope: overview, recent progress, and future perspectives2016

    • Author(s)
      Tamura, Naoyuki; Moritani, Yuuki et al. (4番目/99人)
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 9908 Pages: id 99081M (17頁)

    • DOI

      10.1117/12.2232103

  • [Journal Article] The survey operation software system development for Prime Focus Spectrograph (PFS) on Subaru Telescope2016

    • Author(s)
      Shimono, Atsushi; Moritani, Yuuki et al. (8番目/9人)
    • Journal Title

      Proceedings of the SPIE

      Volume: 9913 Pages: id 99133B (9頁)

    • DOI

      10.1117/12.2232844

  • [Journal Article] Systematic Study of Gamma-ray-bright Blazars with Optical Polarization and Gamma-Ray Variability2016

    • Author(s)
      Itoh, Ryosuke; Moritani, Yuuki et al. (13番目/21人)
    • Journal Title

      The Astrophysical Journal

      Volume: 833 Pages: id 77 (17頁)

    • DOI

      10.3847/1538-4357/833/1/77

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Photometric and Polarimetric Observations of Be/X-Ray and Be/Gamma-Ray Binaries2016

    • Author(s)
      Moritani, Yuuki et al. (1番目/15人)
    • Journal Title

      Astronomical Society of the Pacific Conference Series

      Volume: 506 Pages: 295-298

  • [Presentation] 超金属欠乏 AGB 星の水素混合による s 過程元素合成2017

    • Author(s)
      須田拓馬, Amanda I. Karakas
    • Organizer
      日本天文学会2017年春季年会
    • Place of Presentation
      九州大学(福岡県 福岡市)
    • Year and Date
      2017-03-18 – 2017-03-18
  • [Presentation] Bright novae ―Indications of the spectrum of MAXI J0158-744―2016

    • Author(s)
      茂山俊和、和田健太郎、大谷友香理
    • Organizer
      Riken symposium “7 years of MAXI Monitoring X-ray Transients”
    • Place of Presentation
      理化学研究所鈴木梅太郎ホール(埼玉県 和光市)
    • Year and Date
      2016-12-05 – 2016-12-05
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The SAGA (Stellar Abundances for Galactic Archaeology) Database for Stars in Dwarf Galaxies2016

    • Author(s)
      T. Suda, J. Hidaka, Y. Katsuta, S. Yamada, Y. Ohtani, M. Masuyama, K. Noda, K. Wada, M. Y. Fujimoto, W. Aoki
    • Organizer
      Galactic Archaeology and Stellar Physics
    • Place of Presentation
      Shine Dome, Canberra(オーストラリア)
    • Year and Date
      2016-11-21 – 2016-11-25
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] マグネター駆動超新星における核反応の影響2016

    • Author(s)
      増山美優, 茂山俊和(東京大学), 中野俊男
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [Presentation] 衝撃波の非球対称性と shock breakout の性質との関係性について2016

    • Author(s)
      大谷友香理(国立天文台)、鈴木昭宏(京都大学)、茂山俊和(東京大学)
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [Presentation] ガンマ線連星PSR B1259 + 63 とHESS J0632 + 057 の近赤外偏光観測2016

    • Author(s)
      森谷友由希、河内明子、千桝翔、鈴木健太、永山貴弘、他かなた望遠鏡観測チーム
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-16 – 2016-09-16
  • [Presentation] 木曽超広視野高速 CMOS カメラ Tomo-e Gozen 試験機の機械系の開発2016

    • Author(s)
      高橋英則, 茂山俊和他
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [Presentation] 木曽超広視野高速 CMOS カメラ Tomo-e Gozen 実機の開発 - 基本設計2016

    • Author(s)
      酒向重行、茂山俊和他
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [Presentation] 木曽超広視野高速 CMOS カメラ Tomo-e Gozen 試験機による高頻度測光の評価2016

    • Author(s)
      一木真、茂山俊和他
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [Presentation] TeVガンマ線連星HESS J0632+057 と1FGL J1018.6?5856 における近赤外線放射の軌道依存性2016

    • Author(s)
      千桝翔、吉田裕美、河内明子、森谷友由希、岡崎敦男
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [Presentation] Possible regular phenomena in EXO 2030+3752016

    • Author(s)
      Eva Laplace, Tatehiro Mihara, Toshihiro Takagi, Kazuo Makishima, Yuki Moritani, Motoki Nakajima, Andrea Santangelo
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-15 – 2016-09-15
  • [Presentation] Ia 型超新星の影響を受けた恒星の元素組成2016

    • Author(s)
      野田和弘, 須田拓馬, 茂山俊和
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [Presentation] 軟 X 線期にかけての新星風の加速モデルと超エディントン光度2016

    • Author(s)
      和田健太朗, 茂山俊和
    • Organizer
      日本天文学会2016年秋季年会
    • Place of Presentation
      愛媛大学(愛媛県 松山市)
    • Year and Date
      2016-09-14 – 2016-09-14
  • [Presentation] Development of a prototype of the Tomo-e Gozen wide-field CMOS camera2016

    • Author(s)
      酒向重行、茂山俊和他
    • Organizer
      Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy VI
    • Place of Presentation
      Edinburgh, United Kingdom
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-06-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Development of a real-time data processing system for a prototype of the Tomo-e Gozen wide field CMOS camera2016

    • Author(s)
      大澤亮、茂山俊和他
    • Organizer
      Ground-based and Airborne Instrumentation for Astronomy VI
    • Place of Presentation
      Edinburgh, United Kingdom
    • Year and Date
      2016-06-26 – 2016-06-26
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The s-Process in Extremely Metal-Poor Stars: As the Probe of Carbon-Enhanced Populations2016

    • Author(s)
      T. Suda, S. Yamada, M. Y. Fujimoto
    • Organizer
      Nuclei in the Cosmos XIV
    • Place of Presentation
      Toki Messe, Niigata(日本)
    • Year and Date
      2016-06-20 – 2016-06-20
    • Int'l Joint Research
  • [Book] 系外惑星の事典2016

    • Author(s)
      井田 茂、田村元秀、生駒大洋、関根康人 編 (著者:須田拓馬他多数)
    • Total Pages
      364(内4ページ執筆担当)
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Remarks]

    • URL

      http://sagadatabase.jp

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Published: 2018-01-16  

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