Toward understanding progenitors and explosion physics of core-collapse supernovae by mutual studies between observations and numerical simulations

通过观测和数值模拟之间的相互研究来了解核心塌陷超新星的前身和爆炸物理

• 批准号: 21H01121
• 负责人: 勝田 哲
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Saitama 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 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H01121/
• 关键词: 超新星残骸; XRISM; Chandra; 多次元元素合成シミュレーション; 系統的な超新星爆発シミュレーション; Ｘ線観測; 超新星爆発シミュレーション; 超新星元素合成シミュレーション; XMM-Newton; 多次元の超新星元素合成シミュレーション

重力崩壊型超新星爆発の親星と爆発メカニズムの解明を目指し、観測データ解析と数値計算の両面から研究を進めた。観測データ解析に関しては、銀河系内の超新星残骸 RX J1713.7-3946及びブラックホール候補天体SS433を内包する超新星残骸W50のＸ線観測を行った。RX J1713に関しては、残骸中心部に位置する熱的Ｘ線が卓越する輝点構造をXMM-Newton RGSにより精密分光した。その結果、輝点構造の組成比は窒素が過多であることが分かった。これは、この構造が超新星爆発前に親星が星風として放出した塊の可能性を示唆している。N/O比は太陽組成比の5-9倍と求まり、15-20太陽質量の親星から放出された星風と考えると説明がつく。これは他の観測法で推定した親星質量と矛盾がなかった。このような星周ガスから親星の素性に迫る研究は前例が少なく、今後、観測事例を増やす意義は大きい。W50-SS433システムに関しては、残骸中のホットスポットと呼ばれるシンクロトロン放射が卓越する構造の多波長解析を論文化した。また、関連ワークショップの講演にて、W50超新星残骸の可視光の特性について調査し、N/O比が太陽組成比の12倍と高いこと、超新星残骸のサイズ(半径40 pc)が銀河系の中で知られるものの中で最大級であることを示した。これらの事実は、重力崩壊型超新星の中でも、親星の質量が大きめであったことを示唆し、ブラックホールが形成されたことと矛盾しない。他方、爆発シミュレーションに関しては、爆発後 0.5 秒未満の３次元爆発計算が完了した。さらに親星モデル１つについて時間的に最大限外挿するシミュレーションを進め、元素合成モデルに組み込む準備を整えた。元素合成計算は１次元から２次元への拡張まで完了済みである。

这项研究都是从观察数据分析和数值计算的两个角度进行的，旨在阐明母体恒星和重力崩溃的超新星爆炸的爆炸机制。关于观察数据分析，对银河系中的Supernova Remnants RX J1713.7-3946进行了X射线观察W50和黑洞候选SS433。对于RX J1713，优于位于碎片中心的热X射线的亮点结构精确地通过XMM-Newton RGS进行了光谱。结果，发现亮点结构的组成比过度氮。这表明这种结构可能是母星在超新星爆炸之前释放的巨大质量。 N/O比是太阳能组合比的5-9倍，可以通过将其视为从15-20太阳能质量的母恒星发出的星风来解释。这与其他观察方法估计的母星质量一致。对圆周气体的父颗恒星身份的研究很少是先例，重要的是要增加未来观察到的病例的数量。关于W50-SS433系统，我们讨论了对结构的多波长分析，其中同步辐射（称为碎片中的热点）优越。在相关研讨会的一次讲座中，我们研究了W50超新星残留物的可见光特征，表明N/O比是太阳能组成比的12倍，并且Supernova残留物具有最大已知星系的大小（半径为40 PC）。这些事实表明，即使在引力崩溃的超新星中，母体恒星的质量也更大，并且与黑洞的形成一致。另一方面，关于爆炸模拟，爆炸完成后不到0.5秒的3D爆炸计算。此外，进行了模拟，以最大程度地提高一个父星模型的时间外推，并准备将其纳入元素合成模型。元素合成计算已从1到2维扩展完成。

项目成果

Three-dimensional supernova simulation of SN 1987A progenitor with implications for multi-messenger signals

SN 1987A 前身星的三维超新星模拟对多信使信号的影响

• DOI: 10.1051/epjconf/202226011020
• 发表时间: 2022
• 期刊: EPJ Web of Conferences
• 作者: 松尾 太郎;金田 英宏;芝井 広;太田 峻介;芝井 広;宮田 隆志;上塚 貴史;Ko Nakamura
• 通讯作者: Ko Nakamura

SS433/W50 の可視光観測のレビュー

SS433/W50可见光观察回顾

• 发表时间: 2021
• 作者: Abdurro'uf ; Lin;Yen-Ting ; Hirashita;Hiroyuki ; Morishita;Takahiro ; Tacchella;Sandro ; Wu;Po-Feng ; Akiyama;Masayuki ; Takeuchi;Tsutomu T. search by orcid;勝田 哲
• 通讯作者: 勝田 哲

Thermal Aspects of Supernova Remnants

超新星遗迹的热学方面

• 发表时间: 2021
• 作者: Katsuda;Satoru
• 通讯作者: Satoru

現実的な3次元超新星モデルに基づく超新星背景ニュートリノ解析

基于真实 3D 超新星模型的超新星背景中微子分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 高橋労太;梅村雅之;大須賀健;朝比奈雄太;竹田麟太郎;高橋幹弥;川中宣太;宮本 佳門;中村 航
• 通讯作者: 中村 航

A Third-epoch Proper Motion Study of the Forward Shock in Kepler’s Supernova Remnant

开普勒超新星遗迹前向激波的第三纪自行研究

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac4240
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Coffin Sadie C.;Williams Brian J.;Katsuda Satoru
• 通讯作者: Katsuda Satoru