2014 Fiscal Year Annual Research Report
大質量星の進化における重力崩壊型超新星の総合的研究
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24244036
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
山田 章一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (80251403)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
固武 慶 福岡大学, 理学部, 准教授 (20435506)
住吉 光介 沼津工業高等専門学校, その他部局等, 教授 (30280720)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 超新星 / 重力崩壊 / 大質量星 / シミュレーション / コンパクト天体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では大質量星の進化において、(1)IDSAを用いた重力崩壊後のランドスケープ探査と(2)ボルツマンソルバーによる重力崩壊の精密計算、(3)重力崩壊に至るまでの大質量星の準静的進化の算、及び(4)ブラックホール形成チャンネルの研究の4つを主たる柱に据えた理論的研究を行っている。以下に本年度の成果を各項目ごとに述べる。
まず(1)については、重力崩壊からコアバウンスを経て衝撃波の停滞およびその後の復活までの３次元のシミュレーションを世界に先駆け行い、その結果を論文や様々な研究会、国際会議で発表した。軸対称２次元とは乱流の性質が異なり、それが爆発のしやすさに影響を与えること、また結果の解像度依存性も明らかにした。一方、軸対称２次元の計算も質量や金属量の異なる300を超える親星モデルに対して行い、結果を系統的に解析した。その結果、コンパクトネスと呼ばれるパラメターが結果を解釈する上で有効であることを明らかにした。
(2)については主としてニュートリノ輸送を記述するボルツマン方程式を差分化して数値的に解くコードの開発チューニングを行った。ここで提案した手法では特殊相対論的効果が全て近似なしに取り込まれているのが大きな特徴である。また、特殊相対論効果を無視して３次元シミュレーションができるように開発したバージョンのボルツマンソルバーを用いてray-by-ray近似と比較し、後者は角度ごとのコントラストを強調しすぎる傾向があることを示した。
(3)では、星の回転平衡形状を得るためのラグランジュ変分法を用いた新しい定式化をレター論文として発表した。より詳細な解析を本論文として発表する準備中である。
(4)については、(2)のコードを改良するための定式化を終えたところである。
この他、大質量星連星における超新星爆発が伴星に与える影響も数値シミュレーションにより調べた。
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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
４つの課題すべてにおいて本質的な問題はなく、順調に進展した。研究成果も当初想定したものが出ており、論文発表に加え、様々な研究会や会議で報告している。
今年度も、課題(1)は当初の計画を前倒しして進んでいることに加え、個々の結果がきわめてインパクトの大きなものになっている。(2)に関しても、チューニングがほぼ終わり最終年度にプロダクティブランを行う準備が整った。(3)は原理を証明するレター論文がMNRAS誌に掲載され、より詳細な本論文を現在執筆中である。最後の(4)についても、最終年度に向けて特殊相対論化済みのボルツマンソルバーを一般相対論化する準備が整った。
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| Strategy for Future Research Activity |
各課題ともにこれまでの集大成を最終年度に行う準備は整ったので、当初の計画に沿って進めるだけである。
(1)については、より多くの3Dモデル計算とより長時間の2Dモデル計算を行うとともに、ニュートリノや重力波を含む系統的なデータ解析を進める。(2)では、ボルツマンソルバーを用いて実際の2D超新星計算を複数行い、決定版となるような結果を出す。(3)については、従来型の手法を用いた計算結果との詳細な比較を行うとともに、大質量星の進化計算を見据え、対流を取り組む方法を確立する。(4)は、ボルツマンソルバーの一般相対論化を成し遂げ、アインシュタインソルバー、流体力学コードとの結合を進める。
現在研究遂行上の問題は見当たらない。
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[Presentation] Roles of light nuclei in dense matter for supernova explosions2014
Author(s)
K. Sumiyoshi, S. Furusawa, H. Nagakura, H. Suzuki and S. Yamada,
Organizer
Mini-Symposium on Nuclear Matter in Neutron Stars I (EoS and Structure), 4th Joint Meeting of the APS Division of Nuclear Physics and the Physical Society of Japan
Place of Presentation
Hilton Waikoloa Village, Waikoloa, Hawaii, USA
Year and Date
2014-10-07 – 2014-10-11
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