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. Research into the effects of rotation and general relativity on gravitational collapse of the core and supernova explosion or its failure We aim to integrate the Boltzmann solvers, Einstein solvers, and hydrodynamic solvers that we have developed so far, and perform axisymmetric two-dimensional first principle calculations, and quantitatively clarify the effects of general relativity and rotation on the dynamics of supernova explosions.今年，固定了时空的测量值，并以一般相对论计算流体运动和中微子转运，并定量检查了对流的发生方式并作为论文发表。现在，它已扩展到原始中子星的各种冷却阶段，并且正在系统地研究对称能量稳定性在核材料中的影响。此外，采用了使用隐式runge-kutta方法在球形坐标和爱因斯坦方程求解器上制定的BSSN模型的测试计算。先前关于黑洞形成的研究进行了详细的和定量的比较，尤其是在球形对称性下，并使用申请人拥有的球形对称代码来计算原始中子恒星的重力崩溃。研究主题1，目前正在耦合到Boltzmann代码。计算研究主题是从一系列大质量恒星中进行的准静态演变，这些大质量恒星将旋转考虑到铁芯的重力崩溃。 3，对旋转原始中子星的准静态冷却和黑洞形成的研究。研究旋转原始中子星的准静态冷却和黑洞形成。基于原始的Lagrange公式，我们一直在努力从定性地改善快速旋转恒星的进化计算，这些恒星已通过将角度平均取平均来计算出一个维度。我们已经根据自己的拉格朗日公式完成了牛顿机械和一般相对论平衡形状的数值创建，并已作为论文发表。他还发表了有关他在那里开发的多变量非线性代数方程的新数值计算方法的论文。当前，牛顿力学版本应用于高速旋转白色矮人冷却的计算，而一般相对论版本应用于冷却原始中子星。

项目成果

”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

"A magnetically confined mountain on a neutron star with multipole magnetic fields & GR rotating star with arbitrary rotation law"

“具有多极磁场的中子星上的磁约束山

• 发表时间: 2022
• 作者: Kotaro Fujisawa;Shota Kisaka;Yasufumi Kojima;Hirotada Okawa;Misa Ogata;Nobutoshi Yasutake;Shoichi Yamada
• 通讯作者: Shoichi Yamada

"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,