直接シミュレーションによる超新星爆発メカニズムの解明

通过直接模拟阐明超新星爆炸机制

基本信息

批准号：
17J04422
负责人：
原田了
金额：
$ 1.22万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は重力崩壊型超新星爆発のニュートリノ加熱メカニズムを調べるために、球座標一般相対論的ボルツマン輻射流体コードを開発し、超新星シミュレーションに応用することを目的としたものである。平成29年度においては重力パートを開発して真空でそれが正しく動くことを確認したほか、開発中の一般相対論的コードが将来生み出す結果と比較するために、現行の特殊相対論的ボルツマン輻射流体コードでのシミュレーションを行った。本年度ではまず昨年度に行った回転する親星の超新星シミュレーションを詳細に解析した。その結果、超新星におけるニュートリノの運動量分布は中心から放射された成分と近傍から放射された成分の２つが存在することを見出し、これによって従来のニュートリノ輸送近似法の精度が制限されることを見出した。これらの結果は論文誌に投稿、多くの研究会等で発表したほか、博士論文の一部にもなっている。それに加えて、再度計画を一部変更し、核物質状態方程式が異なる２つの超新星シミュレーションの結果を解析・比較するということも本年度には行った。核物質状態方程式は一般相対論的重力とともに原子中性子星の構造を決定し、放射されるニュートリノの性質に影響するため、現行のニュートン重力のシミュレーションを行っておいて、将来的に一般相対論的シミュレーションと比較することは相対論的強重力の効果を調べる上で重要となるからである。この解析により、超新星ダイナミクスとニュートリノ放射は核物質状態方程式に強く影響を受けることを見出した。加えて、この解析により状態方程式の扱いにバグが混入していたことが判明した。このバグを取り除くことにより、将来的な一般相対論的シミュレーションの信頼性を担保できるようになった。当初計画していた一般相対論的コードの完成までは至らなかったが、その開発・応用のために必要な準備を本課題で着実に整えられたと言える。

本研究的目的是开发球坐标广义相对论玻尔兹曼辐射流体代码并将其应用于超新星模拟，以研究引力塌缩超新星爆炸的中微子加热机制。 2017 财年，我们开发了重力部分，并确认其在真空中正常工作。此外，我们开发了当前的特殊相对论玻尔兹曼辐射流体，以便将其与目前正在开发的广义相对论代码将产生的结果进行比较。使用代码进行了模拟。今年，我们首先详细分析了去年进行的旋转母星的超新星模拟。结果，他们发现超新星中中微子的动量分布由两个分量组成：从中心辐射的分量和从附近辐射的分量，这限制了传统中微子输运近似方法的精度。这些结果已提交给期刊，在许多研究会议上发表，也是博士论文的一部分。此外，今年我们对计划进行了一些改变，并分析和比较了使用不同核物质状态方程的两次超新星模拟的结果。核物质状态方程以及广义相对论引力决定了原子中子星的结构并影响发射的中微子的性质，这是因为与模拟的比较对于研究相对论强引力的影响非常重要。通过分析，我们发现超新星动力学和中微子辐射受到核物质状态方程的强烈影响。此外，该分析还表明，状态方程的处理存在错误。通过消除这个错误，可以确保未来广义相对论模拟的可靠性。虽然我们没能完成原本计划的广义相对论代码，但可以说这个项目稳步地为其开发和应用做好了必要的准备。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

On the Neutrino Distributions in Phase Space for the Rotating Core-collapse Supernova Simulated with a Boltzmann-neutrino-radiation-hydrodynamics Code

玻尔兹曼中微子辐射流体动力学程序模拟旋转核塌陷超新星相空间中微子分布

DOI：
10.3847/1538-4357/ab0203
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Harada Akira;Nagakura Hiroki;Iwakami Wakana;Okawa Hirotada;Furusawa Shun;Matsufuru Hideo;Sumiyoshi Kohsuke;Yamada Shoichi
通讯作者：
Yamada Shoichi

Core-collapse Supernova Simulations with the Boltzmann-neutrino-transport

使用玻尔兹曼中微子输运模拟核心塌缩超新星