非対称超新星爆発からの重力波及びニュートリノ

不对称超新星爆炸产生的引力波和中微子

• 批准号: 18840044
• 负责人: 固武 慶
• 金额: $ 1.63万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18840044/
• 关键词: 超新星爆発; ニュートリノ天文学; 重力波天文学; 重元素合成; 輻射磁気流体力学; 強磁場中性子星; 極超新星爆発

本研究課題の研究計画一年目に予定していた、二次元輻射磁気流体計算の高速化(MPI化)を可能にした結果、これまでの10倍近く長いタイムスケールの数値計算を行うことが可能になった。そのおかげで、超新星コア内で失速してしまった衝撃波自身が流体不安定性になるモードが存在することを指摘できた。更に、入力物理を詳細に含んだ数値計算を行った結果、初めて、この流体不安定性がニュートリノ加熱メカニズムを助け、超新星爆発を数値計算で再現する上で不可欠な要素であることを明らかにできた。さらに、この不安定性が作る超新星爆発の非対称性は、観測とも整合性が良いことを指摘できた。また研究計画通りに、爆発する超新星モデルにおける重力波波形の計算及び、解析も行った。その結果、ニュートリノ起源の重力波が、物質起源の重力波よりも卓越することが分かった。特に、ニュートリノ起源重力波は低周波(〜100Hz)以下で強度が強くなり、特に我々の銀河中心で起こる超新星に対しては、次世代の重力波検出器では十分な検出可能性があることを指摘できた。さらに、この研究の発展形として、最近の素粒子モデルの中が指摘する、比較的低密度で核物質がストレンジクオーク物質に変化することを予言する状態方程式を使って重力崩壊のシミュレーションを行なった。その結果、相転移でコアの重力崩壊が促進され、相転移が起こらないときに比べて重力波強度が10パーセントほど増加することが分かった。この研究では、重力波天文学が明らかにできる物理的対象(ここでは相転移)を具体的に指摘できたことに重要性がある。また初年度に開発した数値計算を応用して、強磁場で非対称に爆発する極超新星モデルにおける元素合成の計算を可能にし、太陽組成比に対してガンマ線バーストからの寄与を見積もることができた。この研究は、極超新星の中心天体を元素合成の視点から明らかにしようとする、新しいものであり、今後のより詳細なサーベイの礎を築いた。

The research project of this research project is scheduled for one year, and the calculation speed of two-dimensional radiation magnetic fluid (MPI) is possible. The result is that the calculation speed of two-dimensional radiation magnetic fluid is possible. The shock wave itself causes fluid instability. In addition, the detailed calculation of numerical values of force physics includes the calculation of the results, initial conditions, fluid instability, heating conditions, numerical calculations of supernova explosions, and the reproduction of essential elements. In addition, the instability of supernova explosion is asymmetric, and the integration of supernova explosion is good. The calculation and analysis of gravity wave waveform in supernova explosion are discussed in this paper. The results of gravity wave origin and gravity wave origin of matter are excellent. In particular, the origin of gravity waves is low frequency (~ 100Hz), the intensity is strong, the origin of gravity waves, the origin of gravity waves is strong, the origin of gravity waves is strong, the origin of gravity In the past, the development of this research has been studied. The equation of state for the recent development of nuclear particles in relatively low densities has been described to enable the gravitational collapse of nuclear particles. As a result, the phase shift increases the gravity wave intensity by 10%. The study of gravity wave astronomy is of great importance to physical objects. In the early years of development, the calculation of numerical values was carried out, and the calculation of element synthesis was possible in the case of strong magnetic fields, asymmetric explosions, supernovae, and solar composition ratios. This study is based on the observation of the composition of elements in the central body of supernovae.

项目成果

Numerical Analysis of Standing Accretion Shock Instability with Neutrino Heating in Supernova Cores

超新星核心中微子加热引起的常驻吸积激波不稳定性的数值分析

• 发表时间: 2006
• 期刊: Astrophysical Journal 641
• 作者: N.Ohnishi;K;Kotake;S.Yamada
• 通讯作者: S.Yamada

Magnetohydrodynamic Simulations of a Rotating Massive Star Collapsing to a Black Hole

旋转大质量恒星坍缩成黑洞的磁流体动力学模拟

• 发表时间: 2006
• 期刊: Astrophysical Journal 644
• 作者: S. Fujimoto;K. Kotake;S. Yamada;M. Hashimoto and K. Sato
• 通讯作者: M. Hashimoto and K. Sato

r-Process Nucleosynthesis in Magnetohydrodynamic Jet Explosions of Core-Collapse Supernovae

• DOI: 10.1086/500786
• 发表时间: 2005-04
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: S. Nishimura;K. Kotake;M. Hashimoto;S. Yamada;N. Nishimura;S. Fujimoto;Katsuhiko Sato

Gravitational Radiation from Standing Accretion Shock Instability in Core-Collapse Supernovae

• DOI: 10.1086/509320
• 发表时间: 2006-07
• 期刊: The Astrophysical Journal
• 作者: K. Kotake;N. Ohnishi;S. Yamada

Effects of QCD phase transition on gravitational radiation from two-dimensional collapse and bounce of massive stars

QCD相变对大质量恒星二维塌缩和弹跳引力辐射的影响

• 发表时间: 2007
• 期刊: Physical Review D 75
• 作者: N. Yasutake;K. Kotake;M. Hashimoto and S. Yamada
• 通讯作者: M. Hashimoto and S. Yamada