ブラックホール形成シナリオにもとづくガンマ線バーストの起源

基于黑洞形成场景的伽马射线爆发的起源

基本信息

批准号：
14079202
负责人：
佐藤勝彦
金额：
$ 13.57万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
2002
资助国家：
日本
起止时间：
2002 至 2006
项目状态：
已结题

项目摘要

今年度の成果は以下のとおりである。第一は、自転していない大質量星の重力崩壊におけるブラックホール形成とそこから放出されるニュートリノシグナルに関するものである。ガンマ線バーストのセントラルエンジンとしては高速回転しているブラックホールが有望視されているが、自転の遅い親星のほうが圧倒的に多い可能性がある。こうした天体現象はまだ観測されていないが、それは電磁波を放出していないだけからかもしれず、ニュートリノでは明るく輝く可能性がある。本研究では、親星の質量をパラメターにし、詳細なニュートリノ輸送を考慮した一般相対論的流体力学シミュレーションを系統的に行い、こうした現象に特有なニュートリノシグナルを明らかにした。これを用いれば、ブラックホールが形成されたことだけでなく、高密度ハドロン物質の状態方程式に関しても重要な情報を得られる可能性を示した。第二の成果は、コラプサーシナリオに基づく多次元MHDシミュレーションによるジェットの形成と元素合成に関するものである。この研究では、ジェットがブラックホールのごく近傍ではなく、離れた所でも形成されうる可能性を示した点で独創的であった。また、爆発的元素合成を詳細に計算し、その特徴を明らかにした。第二の成果は、近年着目されている超新星コア内の降着衝撃波の不安定に関するものである。我々は、線形解析と数値シミュレーションを組み合わせ、不安定性の線形段階から非線形段階に至る成長の様子を明らかにした。また、重力波放出も見積もるとともに、Burrowsの提唱する音波により超新星爆発を誘起するメカニズムとの関連も議論した。第4の成果は超新星コア内における原子核の形状である。密度の上昇にともない原子核は互いに合体し、糸状、板状、また高密度領域に囲まれた糸状、球状の低密度領域などに相転移(パスタ構造)をとるが、新たな原子核モデルで、密度-温度面での相図を作成した。ニュートリノの透過率に対して重要なデータとなる。第5の成果は、最高赤方偏移ガンマ線バーストGRB050904を用いて、宇宙の再電離に対する示唆を世界で初めてガンマ線バーストから導くことに成功したことである。また、活動銀河中心核からのガンマ線について理論的研究を行い、MeV領域からGeV領域にかけての宇宙背景放射への寄与を精密にみつもった。特に、今まで説明が難しいと言われていたMeV領域の背景放射が、X線領域で卓越しているセイファート銀河成分の自然な理論的拡張で説明できることを示した。さらに、長年の謎である銀河系中心からの511keV電子陽電子対消滅ガンマ線が、銀河系中心の超巨大ブラックホールの過去の活動性で自然に説明できることを示した。

今年的结果如下。第一个涉及非旋转大质量恒星引力坍缩过程中黑洞的形成以及从中微子信号发出的情况。尽管快速旋转的黑洞被视为伽马射线暴的有希望的中央引擎，但缓慢旋转的母星的可能性可能要大得多。这些天文现象尚未被观测到，但这可能是因为它们根本不发射电磁波，而中微子可以发出明亮的光芒。在这项研究中，我们系统地进行了广义相对论流体动力学模拟，该模拟考虑了使用母星质量作为参数的详细中微子输运，并阐明了这些现象特有的中微子信号。他们表明，利用这种方法，不仅可以获得有关黑洞形成的重要信息，还可以获得有关致密强子物质的状态方程的重要信息。第二个结果涉及基于塌缩场景的多维 MHD 模拟的射流形成和核合成。这项研究的原创性在于它表明喷流可以在远离黑洞的地方形成，而不仅仅是在黑洞附近形成。我们还对爆炸性核合成进行了详细的计算并阐明了其特征。第二个结果涉及超新星核心内吸积激波的不稳定性，近年来引起了人们的关注。通过线性分析和数值模拟的结合，我们阐明了不稳定性从线性阶段到非线性阶段的增长。我们还估计了引力波发射，并讨论了它与巴罗斯提出的声波诱发超新星爆炸机制的关系。第四个结果是超新星核心内原子核的形状。随着密度的增加，原子核相互结合并经历相变（意大利面结构），形成线状、板状、丝状或被高密度区域包围的球形低密度区域——形成相。温度图。这是中微子透过率的重要数据。第五个成果是，利用红移最高的伽马射线暴GRB050904，我们在世界上首次从伽马射线暴中获得了宇宙再电离的线索。我们还开展了来自活动星系核的伽马射线的理论研究，旨在精确确定其对从MeV区域到GeV区域的宇宙背景辐射的贡献。特别是，我们表明，迄今为止一直难以解释的 MeV 区域的背景辐射可以通过在 X 射线区域占主导地位的塞弗特星系成分的自然理论延伸来解释。此外，我们还发现，来自星系中心的 511 keV 正负电子湮灭伽马射线这一长期存在的谜团可以通过星系中心超大质量黑洞过去的活动来自然地解释。

项目成果

期刊论文数量（184）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Gravitational collapse and neutrino emission of population III massive stars

III族大质量恒星的引力塌缩和中微子发射

DOI：
发表时间：
2006
期刊：
Astrophys. J. 645
影响因子：
0
作者：
A. Ohnishi;N. Kawamoto;K. Miura;K. Tsubakihara;H. Maekawa;K. Sumiyoshi;N.Kawamoto;C.J.Yoon;K.Tsubakihara;P. K. Sahu;K. Nakazato
通讯作者：
K. Nakazato

Standing Accretion Shocks in the Supernova Core: Effects of Convection and Realistic EOS

超新星核心中的常驻吸积激波：对流和现实 EOS 的影响