超新星ニュートリノ・重元素合成とニュートリノ振動

超新星中微子、重元素合成和中微子振荡

基本信息

批准号：
12047230
负责人：
鈴木英之
金额：
$ 0.9万
依托单位：
Tokyo University of Science
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
2000
资助国家：
日本
起止时间：
2000 至 2001
项目状态：
已结题

项目摘要

Shen等による有限温度高密度物質の新しい状態方程式を使い、重力崩壊型超新星爆発をおこす重い星のコアの一般相対論的球対称断熱重力崩壊のシミュレーションと、中心に形成される原始中性子星の準静的進化のシミュレーションを行なった。断熱崩壊のシミュレーションでは、従来のLattimer and Swestyの状態方程式を使用した場合に対してコアの組成分布が異なること、軽いコアでしか(断熱的)prompt explosionは起こり得ないことなどが確認できた。また、この断熱prompt explosionによって吹き飛ばされる物質中でr過程重元素合成が進行し、prompt explosionが重元素(特に質量数>100)の起源たり得、比較的軽い重元素を作りやすい原始中性子星周りのニュートリノ風と相補的な関係にあることを見出した。一方、原始中性子星の準静的進化に関しては、従来からのMultigroup Flux Limited Diffusion schemeによるニュートリノ輸送コードの核子制動輻射過程の近似の整合性を高め、状態方程式、レプトンやエントロピーの初期分布を変えて、放出されるニュートリノバーストの平均エネルギーなどを調べた。超新星1987Aで観測された電子型反ニュートリノの平均エネルギーが非電子型ニュートリノの平均エネルギーの理論値よりも低く、ニュートリノ振動モデルに制限がつくと言う指摘があるのに対して、我々の計算は、超新星ニュートリノの後半にしか対応していないので、限定的なことしか言えないが、非電子型ニュートリノの平均エネルギーが観測値と矛盾することはない。さらにシミュレーション結果と観測データを詳しく比較できるようにするため、星の外層を伝播する際のニュートリノ振動を数値的に追うコードも開発し、いろいろな振動パラメーターに対するエネルギースペクトルの変形を調べているが、我々のモデルではもともと放出される非電子型ニュートリノの平均エネルギーがあまり高くないため、劇的な変形は見られない。重力崩壊開始からの一貫した数値シミュレーションは、テスト計算を始めたところであり、今後の課題である。

使用 Shen 等人提出的有限温度致密物质的新状态方程，我们模拟了引起引力塌缩超新星爆炸的大质量恒星核心的广义相对论球对称绝热引力塌缩，以及准模拟我们对在中心形成的原始中子星进行了静态演化模拟。在绝热塌陷模拟中，证实了堆芯的成分分布与传统的Lattimer和Swesty状态方程不同，并且（绝热）瞬发爆炸只能在轻质堆芯中发生。此外，R过程重元素合成在被这种绝热瞬发爆炸吹走的材料中进行，并且瞬发爆炸可能是重元素（尤其是质量数>100的重元素）的起源，我们发现存在互补性。与中微子风的关系。另一方面，针对原中子星的准静态演化，我们利用传统的多群通量有限扩散格式改进了中微子输运代码中核子轫致辐射过程近似的一致性，并改变了状态方程和轻子和熵的初始分布，并研究了发射的中微子爆发的平均能量。有人指出，在超新星1987A中观测到的电子反中微子的平均能量低于非电子中微子的理论平均能量，这限制了中微子振荡模型，但我们的计算由于它只对应于超新星的后半段中微子，我们只能说有限的事情，但非电子中微子的平均能量与观测值并不矛盾。此外，为了能够详细比较模拟结果和观测数据，我们开发了一种代码，可以在中微子振荡穿过恒星外层传播时对中微子振荡进行数值跟踪，并研究由于各种原因引起的能谱变形。在我们的模型中，发射的非电子中微子的平均能量不是很高，因此没有观察到剧烈的变形。由于测试计算才刚刚开始，从重力塌陷开始进行一致的数值模拟是未来的一个挑战。