Study of non-spherical core-collapse supernovae by the first principle calculation and nuclear physics

基于第一性原理计算和核物理的非球形核心塌陷超新星研究

基本信息

批准号：
20H01905
负责人：
住吉光介
金额：
$ 11.23万
依托单位：
National Institute of Technology(KOSEN),Numazu College
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H01905/
关键词：
超新星爆発メカニズムニュートリノ原子核高温高密度物質

项目摘要

重い星の最期に起こる超新星爆発現象のメカニズム解明では、高温高密度物質におけるニュートリノ反応・伝播が鍵を握っている。ニュートリノによる加熱と対流などのダイナミクス計算は今まで近似手法で行われ、その不定性のため爆発の可否は未定である。本研究は、ニュートリノ輻射流体の厳密計算により非球対称超新星爆発メカニズムの本質を探り、最新の核物理による状態方程式を組み込み高温高密度物質の役割を確定することが目的である。2021年度は、高温高密度物質における原子核組成の違いがバウンス直後に起きる対流の発生へ与える影響が普遍的であるかを検証する研究を主に行った。初年度の比較に基づいて状態方程式の影響を探るための２次元軸対称超新星シミュレーション計算を新たに行った。整備済みである状態方程式データテーブルの活用により、一様核物質は同一であるが、原子核の混合組成の取り扱いが異なるセットを用いて、組成の違いに焦点をあてることとした。また、初期条件における擾乱の設定による違い、質量が異なる親星モデルによる差異を探るための追加モデル計算を行った。いずれも大規模な計算であるが、年度内に概ねの目標時刻までの計算を行なっており、計算結果データの解析を行なっている。この他、新たに構築した状態方程式データテーブルを用いた球対称計算により重力崩壊・バウンス・衝撃波伝播の影響を先行して探ることを行い、2次元軸対称計算の準備を行った。さらに、大質量星の重力崩壊や原始中性子星冷却シミュレーション計算のデータ解析により、非相対論的核子多体理論による状態方程式の影響についての分析、重力波の固有振動の特徴の解明、超新星ニュートリノの観測シグナルにおける状態方程式による違いの予測を行い、国際査読論文雑誌における出版を行った。

在阐明在重恒星末尾发生的超新星爆炸现象的机理时，中微子反应和高温高密度材料的传播是关键。到目前为止，已经使用近似方法进行了使用中微子进行加热和对流等动力学计算，并且由于不确定，尚未确定是否会发生爆炸。这项研究旨在通过严格计算中微子辐射流体来探索非球体对称超新星爆炸机制的本质，并结合最新的状态核物理方程，以确定高温，高密度材料的作用。在2021财年，我们主要进行了研究，以验证高温，高密度材料中核成分的差异是否对反弹后立即发生的对流发生有普遍的影响。进行了新的二维轴对称超新星模拟计算，以基于第一年的比较来探索状态方程的影响。通过利用状态数据表的维护良好的方程式，我们决定使用一组均匀的核材料相同但使用不同的混合组成组成的统一核材料来关注组合物的差异。此外，还进行了其他模型计算，以探索由于在初始条件下的干扰以及由于质量不同的母星模型引起的差异而引起的差异。所有这些都是大规模计算，但是计算始于财政年度的目标时间，并分析了计算结果数据。此外，我们首先使用新构建的状态数据表方程来研究重力崩溃，弹跳和冲击波传播的影响，并准备二维轴对称计算。此外，通过对大型恒星重力崩溃和原始中子星冷却模拟计算计算的数据分析，我们使用非质学性核心多体理论分析了状态方程的影响，阐明了重力波的自然振荡的特征，在超级新闻中心元素和PECERED-PEPERED-PEERERER-PEERERER-PEERERER-PEERERER-PEERERER中预测了差异。