ボルツマン方程式によるニュートリノ輸送計算と遅延超新星爆発

使用玻尔兹曼方程和延迟超新星爆炸计算中微子输运

基本信息

批准号：
07740344
负责人：
山田章一
金额：
$ 0.64万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1995
资助国家：
日本
起止时间：
1995 至无数据
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07740344/
关键词：
超新星ニュートリノボルツマン方程式遅延爆発

项目摘要

筆者はこれまで、軸対称を仮定した2次元のシミュレーションにより、自転している星では、無回転の星よりも即時超新星爆発が起こりにくいことを明らかにし、ニュートリノによる遅延爆発の重要性を示してきた。また、自転星で遅延爆発が起こった可能性を示唆する観測事実として回転超新星からの重力波の重要性も明らかにした(研究発表論文1)。こうした経緯を踏まえ、遅延超新星爆発メカニズムをより詳細に研究する必要が出てきた。これまでの研究は次の二点において不十分であった。まず、ニュートリノ輸送計算に妥当性の疑われる近似が用いられていること。そして、遅延爆発が起こるようなダイナミカルタイムスケールよりずっと長い時間にわたってシミュレーションが行われていないことである。本研究ではこの二点の改善に主眼がおかれている。まず、後者に関しては計算時間の足かせになっている流対計算部分を完全陰解法でコーディングすることを行った。その際、近年多次元計算で目覚ましい成果を上げているGodunov法をLagrange的一般相対論的流体方程式に応用した。結果は大変有望で、典型的なテスト計算においては十分な精度でこれを満足し、また応用上より重要な超新星爆発の断熱計算ではダイナミカルタイムスケールをはるかにこえて計算できることも示された。また、中性子星平衡解も追えることがわかった。これらは、遅延超新星爆発から原始中性子星形成に至るプロセスを数値的に追う上で欠かせない条件である。こうした成果は投稿論文としてThe Astrophysical Journalに投稿中である。一方、ニュートリノ輸送は、近似なしにボルツマン方程式を解くことにする。これもすでに着手され、位相空間での移流項部分はコーディングが終わったところで、テストが行われている。また、従来の近似法との比較も行うために、多エネルギーグループ流束制限付拡散近似法によるニュートリノコードの組み込みに向けた準備も進められており、流体部分はすでに完成している。

以前，通过假设轴对称性的二维模拟，我透露，旋转恒星上立即发生的超新星爆炸的可能性少于不粘着的恒星，这表明延迟中微子爆炸的重要性。我们还阐明了从旋转超新星旋转的引力波的重要性，因为观察事实表明，旋转的恒星上发生了延迟爆炸（研究演示论文1）。考虑到这一点，有必要更详细地研究延迟超新星爆炸的机制。先前的研究在以下两个方面不足：首先，在中微子传输计算中使用了有效性的近似值。并且模拟的执行时间不超过发生延迟爆炸的动态时间尺度。这项研究重点是改善这两个点。首先，对于后者，使用完全隐式的方法对流对计算部分进行了障碍，这是对计算时间的障碍。目前，近年来在多维计算中取得了显着结果的Godunov方法已应用于Lagrange一般相对论流体方程。结果非常有前途，并显示出足够的精度来满足典型的测试计算，并且还表明，超新星爆炸的绝热计算对于应用程序更为重要，可以远远超出动态时间尺度。还发现可以遵循中子星平衡溶液。这些是从延迟的超新星爆炸到原始中子恒星形成的过程的基本条件。这些结果目前正在作为提交文件提交给天体物理学期刊。另一方面，中微子的传输决定不近似求解玻璃体方程。这已经开始了，一旦完成编码，就可以测试拓扑空间中的对流术语。另外，为了将其与常规近似方法进行比较，正在为使用多能量限制的扩散近似方法进行掺入中微子代码的准备工作，并且流体部分已经完成。