【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】26287056 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ線バースト / ブラックホール / 輻射輸送 / 超新星 / 相対論的ジェット / ニュートリノ / 状態方程式 / アインシュタイン方程式 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

我々は3次元相対論的磁気流体計算コードを開発しました。これを用いて大質量星中を突き抜ける相対論的ジェット伝搬シミュレーションの計算を行いました。この結果を用いてガンマ線伝搬過程パートの計算を行いました。その結果近年日本のIKAROS衛星が捉えたガンマ線バーストの偏光について理論的考察を行いました。また観測と整合するガンマ線バーストの非熱スペクトルを示しました。また結果は未公表ながら（2017年度、発表予定）、ガンマ線バーストの観測を良く説明する、大変画期的な結果を得ることが出来ました。これによって我々はフォトスフェリックモデルが正しいモデルであると実証したと確信しています。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)

【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】23840023 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超新星 / ニュートリノ / 流体力学 / 超新星爆発 / ガンマ線バースト / 流体シミュレーション / 輻射輸送 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

多次元ニュートリノ輻射流体計算を用いて、超新星爆発シミュレーションを行った。特に、1) 核物質の状態方程式の依存性、2) 空間2次元と3次元でのニュートリノ加熱効率の違い、について調べた。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)

【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】22540296 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超新星爆発 / ニュートリノ / 輻射輸送 / 原子核物理学 / 理論天文学 / 計算科学 / 核反応 / 核データ / 理論核物理 / 超新星 / 爆発 / 京コンピュータ / ボルツマン方程式 / 流体力学 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

超新星爆発は重たい星の最期に起こる重力崩壊により起こるが、その爆発メカニズムは長年に未解明である。爆発の鍵を握る加熱機構はニュートリノ（電子の仲間である素粒子）が発生・伝搬・消滅する過程を記述する必要がある。本研究ではニュートリノ粒子の分布発展を６次元空間ボルツマン方程式により解く輻射流体計算コードを世界で初めて開発して、重力崩壊から爆発ダイナミクスへの多次元計算を可能にした。特に、３次元空間でのニュートリノ輻射輸送の特性と爆発への影響を初めて解明した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】15340062 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

星形成 / 数値シミュレーション / 磁気流体 / 輻射輸送 / 原始星 / 磁気流体力学

【研究成果の概要】

本研究課題では、円盤・伴星を伴う3次元的な構造をもつ原始星の進化を、自己重力・磁場・輻射輸送を考慮した数値シミュレーションにより明らかにすることを目的として、研究を進めてきた。また研究基盤を整えるという観点から、PCクラスターの構築、コード開発、数値解法やデータの解析・可視化についてのハンドブックの発行と公開を行った。期間中に得られた科学的成果は次の通りである。
1.磁場に貫かれた回転する分子雲が重力収縮する様子を、多層格子を用いたコードにより、初めて3次元数値シミュレーションを行った。初期の磁場や回転速度を変えても、重力収縮する間に磁場や回転速度は自己調節され、生まれたばかりの原始星(=ファーストコア)の磁気力と遠心力の和と重力の比はほぼ一定になることが明らかになった。遠心力が磁気力より強いとき、原始星は分裂して連星(=多重星)となりやすいことも明らかにした。
2.原子ガスと分子ガスの2相に分かれたガス雲をシミュレーションするには、数値格子の間隔を熱輸送の典型的な長さスケールλの1/3以下にする必要があることを指摘した。
3.一つの連星に所属する主星と伴星では、主星のほうがガス降着率が高くなることを、空間分解能の高い数値シミュレーションにより示した。これは連星の質量比は1:1に近づくという定説を覆す、重要な知見である。
4.宇宙初期の化学組成をもつガスの重力収縮を3次元シミュレーションし、初代星(種族III)でも連星の形成頻度が高いことを示唆する結果を得た。
5.1次元輻射輸送シミュレーションを行い、超新星爆発により周囲のガスが電離・圧縮されると、1万年後に圧縮された分子ガス雲より次世代の星が形成されることを示した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2003 - 2004

【配分額】16,700千円 (直接経費: 16,700千円)