重力崩壊型超新星コアにおける流体および磁気流体力学的不安定性の研究

引力塌缩超新星核心的流体和磁流体动力学不稳定性研究

基本信息

批准号：
14J07194
负责人：
高橋和也
金额：
$ 1.39万
依托单位：
Waseda University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、重力崩壊型超新星コアにおける多次元の流体不安定性と、親星の対流層に由来する非球対称摂動との関係を明らかにするため、以下の解析的研究を行った。ニュートリノ光度と質量降着率を固定して定在降着衝撃波が存在する球対称定常解を求め、それをバックグラウンドとして衝撃波の時間発展を線型解析によって論じた。この際、前年度の研究で得られた、衝撃波に降着する非球対称摂動の時間発展を外部境界条件として与えることで、親星の非球対称性の効果を取り入れた。以上の解析を、定常解のニュートリノ光度、摂動の振動数など、複数のパラメタの組み合わせに対して行うことで、モデルパラメタへの依存性を調べた。また、ラプラス変換を用いた解析手法により、定常解や摂動の関数形に依存しない一般的な解析も行った。解析の結果、非球対称擾乱は流体不安定性を励起し、超新星の爆発に寄与するという一般的な結論が得られた。また、定常解に依存して卓越する２種類の流体不安定性（定在降着衝撃波不安定性および対流）の励起振幅に対して、摂動を表すサイン波の位相・振動数依存性を議論し、実際の親星においても非球対称摂動によって流体不安定性が卓越し爆発に転じる可能性を指摘した。本研究によって、重力崩壊型超新星の衝撃波ダイナミクスにおいて親星の非球対称性が重要であることが初めて解析的に示された。本研究成果は、国内・国際学会、国外セミナーにて発表した。また、査読付論文誌への投稿を準備中である。

今年，我们进行了以下分析研究，以阐明引力塌缩超新星核心的多维流体不稳定性与源自母星对流层的非球面对称扰动之间的关系。我们固定中微子光度和质量吸积率，找到存在稳态吸积激波的球对称稳态解，并以此为背景通过线性分析讨论激波的时间演化。此时，我们通过提供去年研究中获得的激波上吸积的非球面对称摄动的时间演化作为外部边界条件，纳入了母星的非球面对称性的影响。通过对稳定解的中微子光度和扰动频率等多个参数的组合进行上述分析，我们研究了模型参数的依赖性。我们还使用拉普拉斯变换的分析方法进行了不依赖于稳态解或扰动函数形式的一般分析。分析得出的一般结论是，非球面对称扰动会激发流体不稳定并导致超新星爆炸。此外，我们讨论了代表扰动的正弦波对取决于稳定解的两种流体不稳定性（驻积冲击波不稳定性和对流）的激励振幅的相位和频率依赖性，并且实际上指出：即使在母星中，由于非球面对称扰动，流体不稳定性也成为主导，导致爆炸。这项研究首次分析证明，母星的非球面对称性在引力塌缩超新星的冲击波动力学中很重要。该研究成果在国内外学术会议和海外研讨会上发表。我们还准备将论文提交给同行评审期刊。