爆発的元素合成より探る、重力崩壊型超新星の爆発機構

重力崩壊型超新星爆発(以下、超新星爆発)とは、宇宙で起きる壮絶な星の爆発である。そして、その爆発シナリオが提言されてから80年経ってなお、第一原理からの理論的再現に成功していない。本研究の大目標は、この天文学に未解決問題として残る「超新星爆発の爆発機構」の理解である。2020年度の実績として、昨年度（2019年）に発表した研究成果では依然として問題点として残されていた中心領域のダイナミクスについて、シンプルな物理モデルを構築し解析的に検証を行った。具体的には、超新星爆発の中心領域で作られる鉄族元素と爆発ダイナミクスの関係性を議論する上で切り離すことのできない不定性「ニュートリノ駆動風」について、先行研究から多次元での議論が必要不可欠とされてきたが、これまで計算機の性能限界から議論に十分な時間のシミュレーション計算を行うことが難しいとされていた。このニュートリノ駆動風について、世界で初めて多次元効果を加味した解析的に取り扱いのできる物理モデルの構築に成功し、このモデルをもとに現象論的制限を与えることに成功した。観測されている超新星を説明するためには、近年の第一原理からの大規模計算はまだ重要な物理を見落としている可能性があることが分かった。本結果は自身が筆頭著者の論文として国際査読誌(The Astrophysical Journal) にて発表されている(Sawada & Suwa, ApJ 2021)。またこの研究成果は、国際会議を含む4件の研究会で報告した他、2件の招待セミナーにて講演を行った。本研究は、宇宙物理と原子核物理の両分野の垣根を越えて、未解決問題である超新星爆発の爆発機構の解明に向けて極めて重要な橋頭堡となったといえる。また新型コロナウイルスによる各種学会のオンライン化・休会に伴って、予定されていた旅費仕様が急遽無くなったため、今年度は未使用金が生じた。

重力崩壊型超新星爆発(以下、超新星爆発)とは、宇宙で起きる壮絶な星の爆発である。そして、その爆発シナリオが提言されてから80年経ってなお、第一原理からの理論的再現に成功していない。本研究の大目標は、この天文学に未解決問題として残る「超新星爆発の爆発機構」の理解である。2020年度の実績として、昨年度（2019年）に発表した研究成果では依然として問題点として残されていた中心領域のダイナミクスについて、シンプルな物理モデルを構築し解析的に検証を行った。具体的には、超新星爆発の中心領域で作られる鉄族元素と爆発ダイナミクスの関係性を議論する上で切り離すことのできない不定性「ニュートリノ駆動風」について、先行研究から多次元での議論が必要不可欠とされてきたが、これまで計算機の性能限界から議論に十分な時間のシミュレーション計算を行うことが難しいとされていた。このニュートリノ駆動風について、世界で初めて多次元効果を加味した解析的に取り扱いのできる物理モデルの構築に成功し、このモデルをもとに現象論的制限を与えることに成功した。観測されている超新星を説明するためには、近年の第一原理からの大規模計算はまだ重要な物理を見落としている可能性があることが分かった。本結果は自身が筆頭著者の論文として国際査読誌(The Astrophysical Journal) にて発表されている(Sawada & Suwa, ApJ 2021)。またこの研究成果は、国際会議を含む4件の研究会で報告した他、2件の招待セミナーにて講演を行った。本研究は、宇宙物理と原子核物理の両分野の垣根を越えて、未解決問題である超新星爆発の爆発機構の解明に向けて極めて重要な橋頭堡となったといえる。また新型コロナウイルスによる各種学会のオンライン化・休会に伴って、予定されていた旅費仕様が急遽無くなったため、今年度は未使用金が生じた。