Comprehensive studies on the multidimensional evolution of massive stars to neutron stars and black holes

大质量恒星到中子星和黑洞的多维演化综合研究

• 批准号: 21H01083
• 负责人: 山田 章一
• 金额: $ 11.15万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01083/
• 关键词: 大質量星; 重力崩壊; 超新星; ブラックホール; ニュートリノ

研究課題2. コアの重力崩壊と超新星爆発またはその失敗における自転と一般相対論の影響の研究これまでに開発してきたボルツマンソルバー、アインシュタインソルバー、流体力学ソルバーを統合し、軸対称２次元の第１原理計算を行い、超新星爆発のダイナミクスに対する一般相対論的重力と自転の影響を定量的に明らかにすることを目指している。本年度は、時空の計量は固定し、流体運動とニュートリノ輸送を一般相対論的に計算し、対流がどのように起こるかを定量的に調べ、論文として発表した。現在は原始中性子星のさまざまな冷却段階に拡張し、特に原子核物質の対称エネルギーの安定性への影響を系統的に研究している。また、球座標上で定式化したBSSN型式とimplicit Runge-Kutta法によるアインシュタイン方程式ソルバーのテスト計算を進めた。特に球対称下でのブラックホール形成に関する先行研究および申請者が所有する球対称コードによる原始中性子星の重力崩壊計算との詳細で定量的な比較を行った。現在ボルツマンコードとの結合を行っているところである研究課題1. 自転を考慮した大質量星の主系列から鉄コアの重力崩壊直前までの準静的進化の計算研究課題3. 自転する原始中性子星の準静的冷却とブラックホール形成の研究これまで角度平均をとり１次元で計算されてきた高速自転する星の進化計算を質的に改善するべくこれまで取り組んできた、独自のラグランジュ的定式化に基づく、ニュートン力学的平衡形状と一般相対論的平衡形状の数値的作成が完成し、それぞれ一編ずつの論文として発表した。また、そこで開発した多変数非線形代数方程式の新たな数値計算法についても論文として発表した。現在ニュートン力学版は高速自転する白色矮星の冷却計算に応用しているところで、一般相対論版は原始中性子星冷却への応用を進めているところである。

Research topic 2. The study of the effects of self-gravity and general relativity on the failure of gravitational avalanches and supernova explosions has also been developed to integrate the development of the general relativity theory of gravity and self-gravity, the integration of the A-dimensional theory of gravity and hydrodynamics, the implementation of first-principle calculations in axis-symmetric two-dimensional dimensions, and the quantification of the effects of general relativity theory of gravity and self-gravity on the physical properties of supernova explosions. This year, the measurement of time and space, fluid movement, transport, general theory of calculation, flow, start, quantitative adjustment, paper development At present, the influence of the cooling stage on the stability of the original neutral star, especially the nuclear matter, is studied systematically. BSSN pattern and implicit Runge-Kutta method are formulated on spherical coordinates. Prior research related to the formation of blockstones under special spherical symmetry and detailed and quantitative comparisons of the applicant's gravitational collapse calculations of primitive neutral stars for all spherical symmetry frames were carried out. Research topic 1. Computational study of quasi-static evolution of the main series of massive stars from iron to iron before gravity collapse Study on Quasi-static Cooling and Formation of a Primitive Neutral Star; Angular Averaging; One-Dimensional Calculation; High-Speed Evolution Calculation of a Self-Propelled Star; Qualitative Improvement; Formulation of a Set of Independent Equations; Basic Theory; Mathematical Equilibrium Shape; and General Phase Equilibrium Shape The paper was published in a series of articles. A New Method for Calculating the Value of Multi-variable Non-linear Algebraic Equations Now, the mechanical version of the theory is used for the calculation of the cooling of white dwarf stars at high speed, and the general phase theory version is used for the cooling of primitive neutral stars.

项目成果

Rotation-induced collective neutrino oscillation in a core-collapse supernova

核心塌陷超新星中旋转引起的集体中微子振荡

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Fukui;Akira Harada
• 通讯作者: Akira Harada

”ニュートリノ核子散乱を考慮した熱化に対する影響 ”

“考虑中微子核散射对热化的影响”

• 发表时间: 2023
• 作者: 伊藤侃;山田章一
• 通讯作者: 山田章一

「回転する白色矮星の擬似的進化計算」

《旋转白矮星的伪演化计算》

• 发表时间: 2022
• 作者: 小形美沙;大川博督;藤澤幸太郎;安武伸俊;山田章一
• 通讯作者: 山田章一

"ニュートリノ核子散乱の熱化に対する影響について"

“中微子核散射对热化的影响”

• 发表时间: 2023
• 作者: 伊藤侃;山田章一
• 通讯作者: 山田章一

"A Simulation of Core-collapse Supernovae in Three-dimensional Space with Full Boltzmann Neutrino Transport on the Supercomputer FUGAKU",

“在超级计算机 FUGAKU 上利用完全玻尔兹曼中微子输运模拟三维空间中的核心塌缩超新星”，

• 发表时间: 2022
• 作者: Wakana Iwakami;Hirotada Okawa;Akira Harada;Hiroki Nagakura;Ryuichiro Akaho;Shun Furusawa;Hideo Matsufuru;Kohsuke Sumiyoshi;Shoichi Yamada,
• 通讯作者: Shoichi Yamada,