【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】17H01131 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

21cm線 / ダークマター / ダークエネルギー / 宇宙論 / SKA / 原始ブラックホール / インフレーション / ニュートリノ / ダークエネエルギー / CMB / 宇宙物理学 / 重力波 / バリオン数 / 大規模構造 / 前傾放射除去 / 21cm / 数値シミュレーション / 宇宙物理

【研究成果の概要】

郡は21cm線観測を用いた原始ブラックホールへの制限をレビュー論文をまとめ、arXivに投稿した (Carr et al, 2020)。また、。Nakama, et al,arXiv:1905.04477により、PBHを生成する小スケールの曲率ゆらぎが存在する場合、同時にCDMによるUltra-Compact-Mini-Halo (UCMH)が作られることが示され、それを将来のSKAによるパルサータイミング観測で検出できる可能性を指摘した。高橋龍一はN体数値シミュレーションを用いて、物質場の非線形バイスペクトルのフィッティング関数を作成した。41個の宇宙モデルに対し、赤方偏移0-10の範囲で調べた。その結果、約10％の精度のフィッティング公式を作成した。高橋智は２１cm線のグローバルシグナルを用いて、小スケールの原始密度揺らぎの振幅がどの程度制限できるか調べた。特に、EDGESの結果を用いた場合 10 /Mpc < k < 1000 /Mpc の波数スケールの振幅に対する制限を解析した結果、宇宙物理に関する不定性はあるものの、有用な方法であることがわかった。川崎は超巨大ブラックホールの種となる原始ブラックホール生成に関して、超対称性理論に基づくアフレック・ダイン機構を用いた原始ブラックホール生成モデルを構築し、宇宙背景放射の観測と矛盾することなく生成できることを明らかにした。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2017-04-01 - 2021-03-31

【配分額】41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)

【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】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】25610050 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ボルツマン方程式 / プラズマ物理 / 宇宙の構造形成 / ニュートリノ / 数値計算 / 宇宙論 / 数値シミュレーション / 宇宙物理学 / プラズマ物理学

【研究成果の概要】

自己重力系の進化を追う６次元ボルツマンコードを開発した。その基本スキームは、空間5次あるいは7次精度で、速度分布関数の単調性および正値性を保証し、時間積分をセミラグランジュ的に行うものであるため、従来のボルツマン（ブラソフ）ソルバーよりも高速で実行でき、結果の精度も高い。実際に、自由流やランダウ減衰などのプラズマ物理および自己重力シミュレーションの基本テスト問題に適用し、その解の精度と収束性を確かめた。最終年度には、ニュートリノなどの熱的成分にはブラソフソルバーを用い、ダークマター成分には従来の粒子法を用いるハイブリッドコードを開発し、宇宙論的構造形成シミュレーションをおこなった。

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2013-04-01 - 2017-03-31

【配分額】3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)

【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)