爆発的元素合成より探る、重力崩壊型超新星の爆発機構

通过爆炸核合成探索引力塌缩超新星的爆炸机制

基本信息

批准号：
19J14179
负责人：
澤田涼
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Kyoto Sangyo University (2020)Kyoto University (2019)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19J14179/
关键词：
重力崩壊型超新星爆発爆発的元素合成

项目摘要

重力崩壊型超新星爆発(以下、超新星爆発)とは、宇宙で起きる壮絶な星の爆発である。そして、その爆発シナリオが提言されてから80年経ってなお、第一原理からの理論的再現に成功していない。本研究の大目標は、この天文学に未解決問題として残る「超新星爆発の爆発機構」の理解である。2020年度の実績として、昨年度（2019年）に発表した研究成果では依然として問題点として残されていた中心領域のダイナミクスについて、シンプルな物理モデルを構築し解析的に検証を行った。具体的には、超新星爆発の中心領域で作られる鉄族元素と爆発ダイナミクスの関係性を議論する上で切り離すことのできない不定性「ニュートリノ駆動風」について、先行研究から多次元での議論が必要不可欠とされてきたが、これまで計算機の性能限界から議論に十分な時間のシミュレーション計算を行うことが難しいとされていた。このニュートリノ駆動風について、世界で初めて多次元効果を加味した解析的に取り扱いのできる物理モデルの構築に成功し、このモデルをもとに現象論的制限を与えることに成功した。観測されている超新星を説明するためには、近年の第一原理からの大規模計算はまだ重要な物理を見落としている可能性があることが分かった。本結果は自身が筆頭著者の論文として国際査読誌(The Astrophysical Journal) にて発表されている(Sawada & Suwa, ApJ 2021)。またこの研究成果は、国際会議を含む4件の研究会で報告した他、2件の招待セミナーにて講演を行った。本研究は、宇宙物理と原子核物理の両分野の垣根を越えて、未解決問題である超新星爆発の爆発機構の解明に向けて極めて重要な橋頭堡となったといえる。また新型コロナウイルスによる各種学会のオンライン化・休会に伴って、予定されていた旅費仕様が急遽無くなったため、今年度は未使用金が生じた。

引力塌缩超新星爆炸（以下简称超新星爆炸）是恒星在太空中发生的一次壮观的爆炸。爆炸场景提出八十年后，没有人成功地从第一原理理论上重现它。这项研究的主要目标是了解超新星爆炸的“爆炸机制”，这仍然是天文学中尚未解决的问题。 2020年，我们构建了一个简单的物理模型，并分析验证了中部地区的动态，这在去年（2019年）发表的研究结果中仍然是一个问题。具体来说，以往的研究表明，在讨论超新星爆炸中心区域产生的铁族元素与爆炸之间的关系时，需要对“中微子驱动风”的不确定性进行多维度的讨论。尽管这被认为是必不可少的，但迄今为止，由于计算机性能的限制，很难有足够的时间进行模拟计算。我们在世界上第一次成功地构建了这种中微子驱动的风的物理模型，该模型可以分析处理，考虑到多维效应，并成功地基于该模型提供唯象约束。我们发现，最近的大规模第一性原理计算在解释观测到的超新星时可能仍然忽略了重要的物理学。这些结果已发表在国际同行评审期刊（The Astrophysical Journal）上，我是该期刊的第一作者（Sawada & Suwa，ApJ 2021）。这项研究的结果在包括国际会议在内的四次研究会议上进行了报告，并在两次特邀研讨会上进行了讲座。这项研究超越了天体物理学和核物理学领域的界限，可以说成为阐明超新星爆炸的爆炸机制这一悬而未决的问题极其重要的桥头堡。此外，由于各类学术会议转为线上进行，并因新型冠状病毒疫情而暂停，计划中的差旅费突然消失，导致今年资金未用完。