超新星爆発の理論と高密度物質の状態方程式

本研究の目的は、最近新しく計算された超新星物質の状態方程式が超新星爆発の理論に与える影響を調べ、超新星爆発の物理を明らかにすると共に、現在の混迷した理論の現状を打開し、超新星の爆発機構を解明することにある。超新星爆発の数値シミュレーションは、一般相対論を考慮した流体力学の方程式を、精密な状態方程式を用いて、電子捕獲反応とニュートリノ輸送と同時に解くことによって行う。流動力学の方程式を解くプログラムは完成したので、現在、電子捕獲反応やニュートリノ輸送を解くプログラムを開発中である。予備的な断熱崩壊でのシミュレーションでは、状態方程式の超新星爆発に与える影響は大きく、状態方程式が柔らかい場合など爆発エネルギーが大きくなることがわかった。但し、状態方程式が柔らかくなりすぎると、その状態方程式で支えることのできる中性子星の質量は、バウンス時の内核の質量よりも小さくなるため、重力崩壊が止まらず、ブラックホールが形成される。また、状態方程式の与える中性子星の最大質量は、観測されている中性子星の質量の最大値よりも大きくなければならないので、状態方程式の柔らかさに対して制限がつく。この条件を満たす最も柔らかい状態方程式が爆発に有効であることがわかった。更に、相転移を考慮した状態方程式の場合は、状態方程式の柔らかさの効果と同時に。一次相転移の場合は、潜熱によってコアの中心部が非常に高温になることもわかった。そのため、相転移が考慮した場合は、ニュートリノの対生成が起こりやすくなり、爆発に有利なニュートリノ光度の上昇に寄与することが期待される。

本研究の目的は、最近新しく計算された超新星物質の状態方程式が超新星爆発の理論に与える影響を調べ、超新星爆発の物理を明らかにすると共に、現在の混迷した理論の現状を打開し、超新星の爆発機構を解明することにある。超新星爆発の数値シミュレーションは、一般相対論を考慮した流体力学の方程式を、精密な状態方程式を用いて、電子捕獲反応とニュートリノ輸送と同時に解くことによって行う。流動力学の方程式を解くプログラムは完成したので、現在、電子捕獲反応やニュートリノ輸送を解くプログラムを開発中である。予備的な断熱崩壊でのシミュレーションでは、状態方程式の超新星爆発に与える影響は大きく、状態方程式が柔らかい場合など爆発エネルギーが大きくなることがわかった。但し、状態方程式が柔らかくなりすぎると、その状態方程式で支えることのできる中性子星の質量は、バウンス時の内核の質量よりも小さくなるため、重力崩壊が止まらず、ブラックホールが形成される。また、状態方程式の与える中性子星の最大質量は、観測されている中性子星の質量の最大値よりも大きくなければならないので、状態方程式の柔らかさに対して制限がつく。この条件を満たす最も柔らかい状態方程式が爆発に有効であることがわかった。更に、相転移を考慮した状態方程式の場合は、状態方程式の柔らかさの効果と同時に。一次相転移の場合は、潜熱によってコアの中心部が非常に高温になることもわかった。そのため、相転移が考慮した場合は、ニュートリノの対生成が起こりやすくなり、爆発に有利なニュートリノ光度の上昇に寄与することが期待される。