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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K13913/
• 关键词: 超新星爆発; 数値相対論; 流体力学; ニュートリノ輸送; ニュートリノ観測; 機械学習; ニュートリノ振動; 中性子星; 数値シミュレーション

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。

In this paper, we study the first principles of the process of supernova explosion and neutral star formation, and explain the basic equations of the general phase theory. The concrete solution of the fluid dynamics equation is to solve the fluid dynamics equation, the gravity equation and the gravity equation, and to solve the numerical correlation theory. In the beginning of the year, we will continue to analyze and compare the results of the study with the results of the study. In the second year, the stability of neutral satellites, the formation process of neutral satellites, the calculation of neutral satellites, the development of neutral satellites, the mixing of neutral satellites, the method of setting initial conditions, and the progress of neutral satellites were solved. The process of supernova explosion and neutral star formation is modulated and measured. The first phase of this project is to open up the future of the project. This paper presents a method for estimating the physical quantities of supernovae during the formation of neutral stars. In the future, supernovae will be detected and estimated. In this paper, we propose a method for estimating the physical quantities.

项目成果

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

• 发表时间: 2021
• 作者: 原田了

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

• DOI: 10.3847/1538-4357/ac38a0
• 发表时间: 2022
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Harada Akira;Nagakura Hiroki
• 通讯作者: Nagakura Hiroki

Rotation-induced collective neutrino oscillation in a core-collapse supernova

核心塌陷超新星中旋转引起的集体中微子振荡

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Fukui;Akira Harada
• 通讯作者: Akira Harada

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
• 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.

「超新星爆発における回転誘起型ニュートリノ集団振動」、

“超新星爆炸中旋转引起的中微子集体振荡”

• 发表时间: 2021
• 作者: 原田 了;長倉 洋樹;山田 章一;岩上 わかな;大川 博督;古澤 峻;松古 栄夫;住吉 光介
• 通讯作者: 住吉 光介