Exploration of the neutron star formation processes by the first-principle type supernova simulations

第一性原理型超新星模拟探索中子星形成过程

基本信息

批准号：
21K13913
负责人：
原田了
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

本研究は、超新星爆発を経て中性子星が生まれる過程を第一原理的、つまり一般相対論的かつボルツマン方程式に基づくニュートリノ輸送シミュレーションで解明することを目指すものである。具体的には、ニュートリノ用のボルツマンコード、流体力学方程式を解く流体コード、重力のためにアインシュタイン方程式を解く数値相対論コードから構成されるシミュレーションコードを開発し、それを用いた星の重力崩壊シミュレーションを行う。初年度にはそのコードを開発を進めつつ、比較用の非相対論的なシミュレーションを様々な角度から分析した。第二年度においては、開発したコードを実行し、中性子星の安定性やブラックホールの形成過程など、いくつかのテスト計算を進めて、開発したコードに混入していた問題や、初期条件を設定するための方法など、実際のシミュレーションを進める上で重要な課題となるものを解決した。また、超新星爆発と中性子星形成の過程を調べる上では、観測的なアプローチも欠かせない。そのために、本課題の一環として、将来観測されるであろうスーパー/ハイパーカミオカンデでの超新星ニュートリノデータを解析するための公開コードを開発した。これは中性子星形成過程の超新星の物理量を大まかに推定するものであり、将来実際に超新星ニュートリノが観測された暁には、このコードで推定された物理量を与えるような設定のもとで本研究のシミュレーションモデルを多数構築し、観測を説明できる最良のモデルを効率的に探せるようになる。

这项研究旨在阐明通过第一原理通过超新星爆炸出生的中子星的过程，即一般相对论和基于Boltzmann方程的中微子传输模拟。具体而言，我们开发了一个模拟代码，该代码由中微子的玻尔兹曼代码，用于求解流体动力学方程的流体代码以及用于求解爱因斯坦方程的重力的数值相对论代码，然后使用这些代码来模拟星星的重力崩溃。在第一年，制定了该代码，并从各个角度分析了用于比较的非层次主义模拟。在第二年，我们执行了开发的代码，并进行了几项测试计算，例如中子星的稳定性和黑洞的形成，并解决了开发的代码中混合的问题以及设定初始条件的方法，这在实际模拟中是重要的问题。此外，在检查超新星爆炸和中子恒星形成的过程时，观测方法至关重要。为此，作为这项任务的一部分，我们开发了一个公共代码，用于分析Super/HyperKamiokande中的超新星中微子数据，这将来可能会在将来观察到。这大致估计了中子星形成过程中超新星的物理量，如果将来实际上观察到了超新星中微子，那么这项研究中的许多仿真模型都将在设置下构建，从而使该代码估计的物理量，从而可以有效地搜索可以解释观察结果的最佳模型。

项目成果

期刊论文数量（23）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

ボルツマン輻射流体計算で探る超新星爆発における原子核組成の影響

使用玻尔兹曼辐射流体计算研究核成分对超新星爆炸的影响

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
原田了
通讯作者：
原田了

Observing Supernova Neutrino Light Curves with Super-Kamiokande. III. Extraction of Mass and Radius of Neutron Stars from Synthetic Data

用超级神冈望远镜观察超新星中微子光曲线。

DOI：
10.3847/1538-4357/ac795e
发表时间：
2022
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
Suwa Yudai;Harada Akira;Harada Masayuki;Koshio Yusuke;Mori Masamitsu;Nakanishi Fumi;Nakazato Ken'ichiro;Sumiyoshi Kohsuke;Wendell Roger A.
通讯作者：
Wendell Roger A.

Protoneutron Star Convection Simulated with a New General Relativistic Boltzmann Neutrino Radiation Hydrodynamics Code

用新的广义相对论玻尔兹曼中微子辐射流体动力学代码模拟原中子星对流

DOI：
10.3847/1538-4357/acad76
发表时间：
2023
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
Akaho Ryuichiro;Harada Akira;Nagakura Hiroki;Iwakami Wakana;Okawa Hirotada;Furusawa Shun;Matsufuru Hideo;Sumiyoshi Kohsuke;Yamada Shoichi
通讯作者：
Yamada Shoichi

Prospects of Fast Flavor Neutrino Conversion in Rotating Core-collapse Supernovae

旋转核塌陷超新星中快速味中微子转换的前景