2019 Fiscal Year Research-status Report
Studies on Superluminous Supernovae: Explosion Mechanisms and Connection to First Supernovae in the Universe
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17K05382
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 上級科学研究員 (90110676)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 知治 中部大学, 工学部, 准教授 (20280935)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 超新星 / 中性子星 / 磁場 / 大質量星 / 宇宙初代星 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
宇宙の初代星がどのような質量関数を持ち、どのような進化・爆発・元素合成をしたかを解明することは、現在の天文学の焦点の一つである。最近になって、発見され始めた超高輝度超新星(Superluminous Supernova)は、通常の重力崩壊型超新星の10-500 倍という明るさを示しており、その母銀河が低金属量の銀河であることともあり、巨大質量の星の爆発が示唆されている。本研究では、未解決である超高輝度超新星の爆発機構、親星の質量範囲などを、光度曲線などのモデルから特定することを第一の目的とした。そして、その元素合成と極端な金属欠乏星の元素組成比を比較することによって、超高輝度超新星と初代星の関係があるか、大質量の連星ブラックホールの起源と関係するか、r-process との関連はあるかという問いを解明することを第二の目的とした。
2019年度は、超高輝度超新星の明るさが、爆発する星と星周物質との衝突に起因するという作業仮説に基づき、爆発する直前に星周物質を放出するような星の進化の研究を遂行した。そのような星の一つとして、超AGB星となって質量放出を起こす、初期に8-10 太陽質量の質量を持つ星の進化に着目した。この質量範囲の星は、電子捕獲によって重力崩壊を起こして中性子星を残すか、あるいは、熱核反応の暴走による爆発を起こして白色矮星を残すかが、論争になっていた。最新の電子捕獲率を適用して進化計算を行った結果、電子捕獲によって酸素の爆燃を起こす密度が充分に高くなり、重力崩壊を起こすという結論を得た。その結果、超高輝度超新星の中でもFBOTとよばれる超高輝度の期間が短いタイプの超新星になることを示した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
原子核物理の研究の進展があって、Neon や Magnesium の新たな電子捕獲率を適用することができたために、8 - 10 太陽質量の星が電子捕獲によって重力崩壊を起こして中性子星を形成することを、計画した以上に早く詳細な計算によって示すことができたことによる。
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| Strategy for Future Research Activity |
8 - 10 太陽質量の星が、超高輝度超新星の中でもFBOTとよばれる超高輝度の期間が短い光度曲線を持つタイプの超新星になることを示したが、光度曲線は星周物質の質量によると予想される。超AGB星の星周物質の質量は、星の質量によって大きく変わるので、その依存性を定量的に調べる。同様の研究を、80-140太陽質量の星の爆発における、光度曲線の星周物質の質量への依存性の研究にも適用し、具体的には、AT2018Cow の起源の解明を進める。
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| Causes of Carryover |
・理由：次年度もモデル計算を必要とするので、計算機の増強とデータ処理のための謝金が必要となる。また、本年度に得られた結果を、次年度に国際会議で発表するための旅費を必要とする。
・使用計画：モデル計算を拡大するために、計算機を購入し計算処理のための謝金を支払う。本年度に得られた結果を、国際会議で発表し、新たな情報を得る。そのための国外旅費を使用する。
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