Modeling electromagnetic wave signals from supernovae associated with gamma-ray burst

对来自与伽马射线爆发相关的超新星的电磁波信号进行建模

基本信息

批准号：
22K03690
负责人：
鈴木昭宏
金额：
$ 2万
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 (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本年度は、ガンマ線バースト(GRB)における超相対論的ジェットと星周物質との衝突過程の研究を推進した。GRBはローレンツ因子が100を超えるジェットのエネルギー散逸によって即時ガンマ線放射及び広い波長範囲に渡る残光放射が駆動される。また、本研究課題で着目する継続時間の長いGRB(long GRB)は大質量星の重力崩壊に伴って発生することが知られている。近年の超新星可視光観測から示唆されているように、GRB親星においても重力崩壊直前に放出された物質が濃い星周物質として親星周囲に存在している可能性を考え、GRBジェットが星周物質に衝突し伝搬が妨げられる過程の3次元特殊相対論的流体力学シミュレーションを行った。星周物質として、質量と外縁半径を自由パラメータとした定常恒星風のプロファイルを仮定し、パラメータの異なる10モデルを計算することで、ジェット伝搬における星周物質の物理的性質への依存性を調べた。その結果、星周物質の質量や外縁半径に対してGRBジェットがそのエネルギーを様々な度合いで散逸する衝突過程を再現し、結果としてどの程度の星周物質を加速し星間空間へ放出するのかを明らかにした。その結果、ジェットのエネルギー散逸によって放出される準相対論的エジェクタの質量やエネルギーは星周物質のパラメータに弱く依存するのみであり、その密度プロファイルは普遍的に-5を指数とする半径の冪関数に近いものとなる可能性を見出した。以上のシミュレーション結果と考察をまとめた論文を執筆中である。また、今回のシミュレーション研究と相補的な試みとして、共同研究者である京都大学の前田啓一教授とガンマ線バーストに付随する超新星の初期可視スペクトルの形成過程についても研究を進め、前田教授を筆頭著者とする査読論文が王立天文学会月報から出版予定である。

今年，我们推动了伽玛射线暴（GRB）中超相对论喷流与星周物质碰撞过程的研究。伽马射线暴由瞬时伽马射线发射和宽波长范围内的余辉发射驱动，通过洛伦兹因子大于 100 的射流能量耗散来驱动。此外，长伽玛暴是该研究项目的重点，众所周知，它是大质量恒星引力塌缩的结果。正如最近的超新星可见光观测所表明的，我们考虑了伽玛射线暴母星在引力坍缩之前喷射出的物质作为母星周围致密星周物质存在的可能性，我们对母星进行了三维特殊相对论流体动力学模拟。传播因与周围物质碰撞而受到阻碍的过程。假设以质量和外半径作为星周介质的自由参数的稳定恒星风廓线，我们通过计算10个不同参数Ta的模型来研究射流传播对星周介质物理性质的依赖性。由此，我们将重现GRB喷流相对于星周物质的质量和外半径不同程度耗散能量的碰撞过程，从而有多少星周物质会被加速并喷射到星际中空间？结果，射流能量耗散释放的准相对论喷射物的质量和能量仅微弱地依赖于星周介质的参数，并且其密度分布普遍为-5半径的幂，我们发现了创造某种东西的可能性。接近一个函数。我目前正在写一篇论文，总结上述模拟结果和注意事项。此外，作为本次模拟研究的补充，我还与我的共同研究员、京都大学前田敬一教授一起，对与伽马射线爆发相关的超新星早期可见光谱的形成过程进行了研究。前田作为主要作者，将在《皇家天文学会月报》上发表一篇经过同行评审的论文。