2019 Fiscal Year Annual Research Report
Research of Tidal Disruption Events of Stars by Black Holes by Comparing Numerical Simulations and Observations
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18J20547
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
川名 好史朗 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2018-04-25 – 2021-03-31
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| Keywords | 超新星爆発 / シミュレーション / 原子核反応 / ブラックホール / 白色矮星 / 輻射輸送 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度の主な研究成果は、白色矮星が破壊される潮汐破壊現象における観測兆候をシミュレーションによって明らかにし、論文発表や多数の研究発表を行った点にある。白色矮星が破壊される潮汐破壊現象における特徴として、破壊される白色矮星が強い圧縮・加熱によって爆発的原子核反応を起こすという点がある。この際には原子核反応で生成された原子核の崩壊によって白色矮星の残骸から輻射が生じるが、その輻射（観測兆候）はほとんど未解明だった。本年度はヘリウムを主として構成される白色矮星が破壊される場合に着目し、その観測兆候に対する理論予言を与えるとともに、観測データの中からその理論予言と合致する天体を発見した。その手法としては、まず簡略化した原子核反応を組み込んだ流体シミュレーションを行った後、詳細な元素合成計算を行うことで、破壊される白色矮星内部に生成される原子核の組成・分布を見積もった。その後、原子核崩壊で発生する光子の輻射伝搬シミュレーションを実行し、観測兆候の理論予言を与えた。これにより、これまで想定されていなかった短期間で輝く突発天体となることを明らかにした。さらに、突発天体の観測データの中から本理論予言と合致する天体を発見し、その起源が白色矮星の潮汐破壊現象である可能性を提示した。これは近年進展しつつある突発天体サーベイ観測に対し重要な示唆を与えるものである。この成果は1件の査読論文として出版した。他の成果発表の実績として、3回の国際学会における口頭発表、1回の国内学会における口頭発表、4回の国際セミナー発表、3回の国内セミナー発表を行った。
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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
本年度までの研究で白色矮星の潮汐破壊現象から生じる観測兆候の研究に必要な計算手法を確立し、それによる研究成果も発表できたという点で、順調に進展していると言える。具体的には、潮汐破壊現象の長期間の流体シミュレーション、詳細な元素合成シミュレーション、及び輻射輸送シミュレーションの3手法を組み合わせることに成功した。また、それらを用いて実際にヘリウムで構成される白色矮星の潮汐破壊現象からの観測兆候を解明し論文として出版できたという実績も挙げることができた。以上の進捗は順調なものであり、当初計画に沿っている。
また、当初計画を上回る範囲における研究の発展も認められる。具体的には、すばる望遠鏡Hyper Supreme Camを用いた突発天体サーベイ観測に参加し、そのコラボレーション内で貢献してきた。具体的にはサーベイ観測を実施し、また観測された突発天体の起源に関する議論に加わって銀河中心の超大質量ブラックホールとの関連性を調査した。その他に、東京大学木曽観測所トモエゴゼンを用いた短時間光度変動天体の探査計画にも参加し、探査のためのコード開発にも一定の貢献を果たした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は上記の研究を発展させて、白色矮星の潮汐破壊現象から生じる観測兆候に関して、白色矮星の質量がより大きい場合の観測兆候を解明する予定である。そのためのシミュレーションを複数の白色矮星の質量の場合について実行することで、観測兆候の理論予言を多様な場合について与える。これにより観測兆候の多様性を明らかにするとともに、突発天体サーベイ観測に対する重要な示唆を与える。さらに、引き続きすばる望遠鏡Hyper Supreme Camによる突発天体サーベイ観測に貢献するとともに、東京大学木曽観測所トモエゴゼンを用いた短時間光度変動天体の探査のためのコード開発を完成させる予定である。
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