Theoretical study on the multi-dimensional supernova mechanism towards multi-messenger supernova observations

多维超新星机制多信使超新星观测的理论研究

• 批准号: 22H01223
• 负责人: 固武 慶
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Fukuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01223/
• 关键词: 超新星爆発; ニュートリノ; 重力波; 中性子星; スーパーコンピューティング; マルチメッセンジャー天文学; 原子核物理; 素粒子物理; マルチメッセンジャー

本年度の実績として、まず、超新星１９８７Aの親星として連星の効果を含んだ最新のモデルを用いて、空間3次元ニュートリノ輸送数値シミュレーションを行ったところ、衝撃波の失速後、ニュートリノ加熱により衝撃波が復活して、爆発に転じていく様子を再現することが出来た。ニュートリノ加熱により、対流が駆動され、特に、加熱領域による乱流が十分に発達している間に、シリコン酸素層が衝撃波に落下したタイミング(衝撃波への質量降着率が下がるため）と良い相関をもって、衝撃波が復活することがわかった。さらに爆発に伴う重力波、ニュートリノシグナルの定量的予測を行うこともできた。特に、重力波に関しては、重力波の周波数、強度解析を行うことで、原始中性子星の基準振動モードの検出が、銀河中心の超新星イベントに対して、LIGOをはじめとする現在稼働中に重力波の干渉計の検出限界内にあることを示すことが出来た。ニュートリノに関しては、スーパーカミオカンデをはじめとする検出器でのイベント数の定量的な予測も行うことが出来た。特に、本年度は、アキシオンと呼ばれる素粒子の効果を含んだ超新星研究に着手出来たことも特筆すべきである。アキシオン輸送の効果を近似的に取り込んだシステマティックなシミュレーションを行い、典型的な超新星の親星に対して、アキシオンの素粒子論的な性質を記述するアキシオンと物質の結合定数、アキシオンの質量に関して、従来の観測と無矛盾になるようなパラメータ領域を精査した。本研究成果を踏まえ、海外の超新星研究グループが、より詳細なパラメーター絞り込みの研究も報告された。このように、超新星を舞台としたアキシオンを中心に据えた素粒子天体物理学の研究に弾みを与えられたことも、本課題の研究成果と言える。

This year's performance includes the latest results of supernova 1987A's parent star, satellite and satellite. The results include the use of three-dimensional space transport data, the post-stall, post-heating, shock wave recovery, and explosion. The turbulence in the heating field is very high, and the mass loss rate of the shock wave is very low. The explosion is accompanied by gravity waves, and the quantitative prediction of the explosion is carried out. In particular, gravity wave correlation, gravity wave cycle number, intensity analysis, original neutral star reference vibration detection, galactic center supernova detection, LIGO detection limit, now gravity wave detection limit, this is shown. The number of pre-measured items in the detector is estimated to be equal to the number of pre-measured items. This year, the results of the supernova research were reported. A description of the properties of the particle theory of the typical supernova parent star, the binding number of the substance, the mass of the supernova, and the non-contradictory properties of the supernova. The results of this research are reported in detail in the overseas supernova research report. The research results of this topic are as follows:

项目成果

Magnetic support for neutrino-driven explosion of 3D non-rotating core-collapse supernova models

3D非旋转核心塌陷超新星模型中微子驱动爆炸的磁力支持

• DOI: 10.1093/mnras/stac2335
• 发表时间: 2022
• 期刊: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
• 影响因子: 4.8
• 作者: Matsumoto Jin;Takiwaki Tomoya;Kotake Kei;Asahina Yuta;Takahashi Hiroyuki R.
• 通讯作者: Takahashi Hiroyuki R.

Light Curves and Event Rates of Axion Instability Supernovae

轴子不稳定超新星的光曲线和事件率

• DOI: 10.3847/1538-4357/acaaff
• 发表时间: 2023
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: Mori, Kanji;Moriya, Takashi J.;Takiwaki, Tomoya;Kotake, Kei;Horiuchi, Shunsaku;Blinnikov, Sergei I.
• 通讯作者: Blinnikov, Sergei I.

ブロツワフ大学(ポーランド)

弗罗茨瓦夫大学（波兰）

Impact of late-time neutrino emission on the diffuse supernova neutrino background

• DOI: 10.1103/physrevd.106.043026
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: Physical Review D
• 影响因子: 5
• 作者: Nick Ekanger;S. Horiuchi;K. Kotake;K. Sumiyoshi

Magnetohydrodynamics with Swirling Flow: Astrophysical Impacts via Plasma Outflows

旋流磁流体动力学：等离子体流出对天体物理的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: Jin Matsumoto;Youhei Masada
• 通讯作者: Youhei Masada