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

基本信息

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

项目摘要

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。

由于该研究主题的研究项目的第一年，二维辐射磁液计算（MPI）的速度已成为可能，并且时间尺度上的数值计算几乎比以前长10倍。这使我们能够指出，在超新星核心内停滞的冲击波本身会成为流体的不稳定性的模式。此外，由于执行包括详细输入物理的数值计算的结果，首次揭示了这种液体不稳定性有助于中微子加热机制，并且是通过数值计算重现超新星爆炸的重要因素。此外，有人指出，这种不稳定性造成的超新星爆炸的不对称性与观察非常一致。此外，根据研究计划，我们还计算并分析了爆炸性超新星模型中的重力波形。结果表明，中微子起源的重力波比物质起源的重力波更为主要。特别是指出，在低频率（〜100Hz）或更低的情况下，中微子 - 原始的引力波更加强烈，并且下一代重力检测器具有足够的检测潜力，尤其是对于出现在我们银河中心的超新星。此外，作为这项研究的一种高级形式，我们使用状态方程模拟了重力塌陷，该状态方程在相对较低的密度下预测核材料向奇怪的夸克物质转化，这是最近的基本粒子模型指出的。结果，发现相位转变促进了核心的重力塌陷，与未发生相变的相比，将重力波强度提高了约10％。这项研究很重要，因为它能够特别指出可以通过引力波天文学揭示的物理对象（这里，相变）。此外，通过应用第一年开发的数值计算，可以计算在强磁场中不对称爆炸的超诺夫模型中的元素合成，并且可以估计伽马射线爆发对太阳能组合比的贡献。这项研究是一项新研究，试图从元素合成的角度阐明Hypernovas的中央天体，并为将来的更详细的调查奠定了基础。

项目成果

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专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Astrophysical Journal 641
影响因子：
0
作者：
N.Ohnishi;K;Kotake;S.Yamada
通讯作者：
S.Yamada

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
影响因子：
0
作者：
S. Nishimura;K. Kotake;M. Hashimoto;S. Yamada;N. Nishimura;S. Fujimoto;Katsuhiko Sato
通讯作者：
S. Nishimura;K. Kotake;M. Hashimoto;S. Yamada;N. Nishimura;S. Fujimoto;Katsuhiko Sato

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