超新星爆発-超新星残骸進化の3次元流体モデルに基づく分子・ダスト形成の理論的研究

超新星爆炸 - 基于超新星遗迹演化的 3D 流体模型对分子和尘埃形成的理论研究

基本信息

批准号：
21K03545
负责人：
小野勝臣
金额：
$ 2.25万
依托单位：
Institute of Physical and Chemical Research
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は重力崩壊型超新星爆発の爆発から若い超新星残骸へと進化する過程で超新星放出物質内部で起こる分子・ダスト形成を理解することである。超新星1987Aは近傍で発見された最も新しい超新星であり、発見から30年余りが経ち、若い超新星残骸のフェーズへ移行している段階である。近傍であることから観測で超新星放出物質の内部が空間的に解像されており、その分布は球対称から著しく逸脱している。最近、観測的ブレークスルーとして、ALMA望遠鏡によって超新星1987Aの放出物質内部で形成されたCOおよびSiO分子からの回転遷移放射の3次元的分布が初めて捉えられた。その結果、分子からの放射の空間分布も大局的に非球対称であることが分かった。他方、理論的には、重力崩壊型超新星の爆発機構には多次元効果が本質的である他、流体不安定性に起因する物質混合も起こり得ると考えられている。しかし、そのような環境を反映した超新星放出物質でどのように分子・ダスト形成が進行するか解明されていない。これまでの申請者らの3次元流体数値計算に基づく研究により、伴星進化によって形成されたある親星の非球対称な爆発モデルで超新星1987Aの (分子観測以外の) 種々の観測を上手く説明できることが分かった。そこで、超新星1987Aを研究対象として、上記の3次元の流体モデルに基づき分子形成計算を行い、観測されたCO分子の回転振動遷移放射の光度曲線や最近のALMA望遠鏡による分子観測と比較しながら物質混合の影響を調べた。本研究の中途での中断により、最終的な結果はまだ得られていない。しかし、引き続き研究を継続し、ダスト形成への影響の調査および他の天体への適用も今後行う。

这项研究的目的是了解从引力塌缩超新星爆炸到年轻超新星遗迹的演化过程中，超新星喷射物质内部发生的分子和尘埃的形成。 Supernova 1987A 是附近发现的最新超新星，在发现 30 多年后，它正处于过渡到年轻超新星遗迹阶段的过程中。由于距离很近，观测已经在空间上解析了超新星喷射物质的内部，并且其分布明显偏离球对称性。在最近的一项观测突破中，ALMA 望远镜首次捕获了 1987A 超新星喷射物质内部形成的 CO 和 SiO 分子旋转跃迁辐射的三维分布。结果发现，分子辐射的空间分布也是全局非球面对称的。另一方面，理论上认为，多维效应对于引力塌缩超新星的爆炸机制至关重要，并且由于流体不稳定而导致的物质混合也是可能的。然而，目前尚不清楚反映这种环境的超新星喷射物质中分子和尘埃的形成过程是如何进行的。申请人之前基于三维流体数值计算的研究表明，使用通过伴星演化形成的母星的非球面对称爆炸模型可以成功解释超新星1987A的各种观测结果（分子观测除外）。因此，我们以超新星1987A为研究对象，基于上述三维流体模型进行了分子形成计算，并将其与观测到的CO分子旋转振动跃迁辐射的光变曲线以及最近用ALMA进行的分子观测进行了比较研究了混合效应。由于这项研究中途中断，目前尚未得出最终结果。不过，我们将继续我们的研究，调查其对尘埃形成的影响，并在未来将其应用于其他天体。