【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】26287056 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ガンマ線バースト / ブラックホール / 輻射輸送 / 超新星 / 相対論的ジェット / ニュートリノ / 状態方程式 / アインシュタイン方程式 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

我々は3次元相対論的磁気流体計算コードを開発しました。これを用いて大質量星中を突き抜ける相対論的ジェット伝搬シミュレーションの計算を行いました。この結果を用いてガンマ線伝搬過程パートの計算を行いました。その結果近年日本のIKAROS衛星が捉えたガンマ線バーストの偏光について理論的考察を行いました。また観測と整合するガンマ線バーストの非熱スペクトルを示しました。また結果は未公表ながら（2017年度、発表予定）、ガンマ線バーストの観測を良く説明する、大変画期的な結果を得ることが出来ました。これによって我々はフォトスフェリックモデルが正しいモデルであると実証したと確信しています。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2014-04-01 - 2017-03-31

【配分額】15,210千円 (直接経費: 11,700千円、間接経費: 3,510千円)

【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】23840023 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超新星 / ニュートリノ / 流体力学 / 超新星爆発 / ガンマ線バースト / 流体シミュレーション / 輻射輸送 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

多次元ニュートリノ輻射流体計算を用いて、超新星爆発シミュレーションを行った。特に、1) 核物質の状態方程式の依存性、2) 空間2次元と3次元でのニュートリノ加熱効率の違い、について調べた。

【研究種目】研究活動スタート支援

【研究期間】2011 - 2012

【配分額】3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)

【研究分野】素粒子・原子核・宇宙線・宇宙物理

【研究領域課題番号】22540296 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

超新星爆発 / ニュートリノ / 輻射輸送 / 原子核物理学 / 理論天文学 / 計算科学 / 核反応 / 核データ / 理論核物理 / 超新星 / 爆発 / 京コンピュータ / ボルツマン方程式 / 流体力学 / 数値シミュレーション

【研究成果の概要】

超新星爆発は重たい星の最期に起こる重力崩壊により起こるが、その爆発メカニズムは長年に未解明である。爆発の鍵を握る加熱機構はニュートリノ（電子の仲間である素粒子）が発生・伝搬・消滅する過程を記述する必要がある。本研究ではニュートリノ粒子の分布発展を６次元空間ボルツマン方程式により解く輻射流体計算コードを世界で初めて開発して、重力崩壊から爆発ダイナミクスへの多次元計算を可能にした。特に、３次元空間でのニュートリノ輻射輸送の特性と爆発への影響を初めて解明した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2010-04-01 - 2015-03-31

【配分額】4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)

【研究分野】天文学

【研究領域課題番号】05640312 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

原始銀河 / 銀河団 / 観測的宇宙論 / 数値シミュレーション / 超新星 / 粒子法

【研究成果の概要】

本研究計画は輻射過程をとりいれた宇宙の構造形成の流体力学的取り扱いを目指して、原始銀河・銀河団の形成と進化を定量的に論ずる上で必要不可欠な宇宙論的流体力学数値計算コードの開発と、それらの相補的な解析的な理論モデルの構築を目的としてきた。具体的には、以下の4つの成果を得た。(1)粒子法に基づく流体力学数値計算コードに独立時間ステップを採り入れるとともに、ガスと輻射の相互作用にかかわる物理過程を採り入れたコードを完成させた。(2)銀河・銀河団に対応するダ-クハロ-の重力的な形成率をあたえる公式を解析的に導いた。さらに、それをもとにして球対称モデルを仮定して個々の銀河団から熱制動輻射によって放出されるX線のスペクトルを時間の関数として計算し、それらの重ね合わせとしてX線背景輻射のスペクトルに対する銀河団の寄与を求める理論的枠組を構築することに成功した。(3)ハッブル宇宙望遠鏡が乙女座銀河団の銀河にセファイド型変光星を発見したことから、ハッブル定数が比較的大きな値をとることが確実となってきた。このことは、原始銀河・銀河団の進化を考える上で最も重要となる宇宙モデルのパラメータに対して重大な意味を持つ。そこで、我々の近傍宇宙に対して観測されたハッブル定数がどの程度宇宙全体の平均値と一致するかと言う確率的な考察を行った。その結果、局所的なハッブル定数の観測から得られる真のハッブル定数の値に対する下限値を解析的に求める事に成功した。(4)自転する超新星からの重力波形をいろいろな角運動量分析に関して求めた。その結果、そうした超新星が我々の銀河系で起これば、LIGOにより観測ができ、爆発のメカニズムについて新たな情報を与え得ることがわかった。また、遅延爆発メカニズムを研究するための陰的解法による球対称一般相対論的流体コードの開発に成功した。
これら過去2年間の研究成果によって、原始銀河・銀河団の進化の大規模数値シミュレーションを行うための準備はほぼ完成したものと考えられ、今後はできるだけ速やかに本格的な数値実験を開始したいと考えている。

【研究種目】一般研究(C)

【研究期間】1993 - 1994

【配分額】2,100千円 (直接経費: 2,100千円)