不安定核データ・ニュートリノ輸送流体計算による超新星爆発メカニズムの解明

点击翻译按钮获取中文摘要

重力崩壊型超新星の爆発メカニズムの解明は宇宙物理学の長年の課題であり、大質量星の進化の全容を明らかにする上で非常に重要な問題である。超新星爆発で中性子星・ブラックホールが誕生する過程は未だよく判っていない。本研究の目的は、一般相対論的ニュートリノ輸送流体計算によるシミュレーションにより、星コアの重力崩壊の様子を調べ、最新の核データを用いた場合の影響を明らかにすることである。同時に、中心部に形成される原始中性子星・ブラックホールの性質を探ることも課題である。我々は相対論的核子多体理論による高温高密度物質の状態方程式を用いた数値シミュレーションを行ない、超新星爆発への状態方程式の影響について、系統的な研究を行った。大質量星の鉄コアの初期条件から初めて、重力崩壊・コアバウンス・衝撃波発生・高密度天体形成のシミュレーションを行い、核データによる影響を調べた。特に、コアバウンス後の長い時間スケールにわたり数値シミュレーションを行う事に成功した。バウンス後1秒を越えて高密度天体の熱的進化・ニュートリノ放出を明らかにして、状態方程式の違いによる比較を行ったのは、世界で初めてである。さらに新たな試みとして、大質量星の質量が重く、鉄のコアが大きいために、もともと爆発を起こす事が出来ない場合について、数値シミュレーションを行ない、ブラックホールが形成される過程を明らかにした。激しい物質降着のため、バウンス後の衝撃波は後退し、原始中性子星の質量は急速に増加する。そして最大質量を越えた所でブラックホールへと再崩壊を起こす。崩壊までの時間は状態方程式に大きく依存することが初めて判った。この際、大量に放出されるニュートリノは、光度・平均エネルギーが上昇、再崩壊とともに急激に消滅するという特徴があることを発見して、地球上のニュートリノ検出器でブラックホールを発見することができることを新たに提案した。