[論文レビュー] The Simulation of a Spherically Symmetric Supernova of a 13 Solar Mass Star with Boltzmann Neutrino Transport, and Its Implications for the Supernova Mechanism

Anthony Mezzacappa, M. Liebendoerfer+4 more|arXiv (Cornell University)|May 17, 2000

Gamma-ray bursts and supernovae被引用数 3

ひとこと要約

本研究では、ニュートリノ輸送に3フラバーのボルツマン近似を用いたニュートン近似下での球対称な超新星爆発を、13太陽質量の星に対して初めて実現した。対流に依存せずに爆発を達成した。ニュートリノ輸送の正確な取り扱いにより、爆発に十分なエネルギーの沈殿が可能となり、長年の未解決問題が解消された。

ABSTRACT

With three-flavor Boltzmann neutrino transport, we obtain a supernova explosion of a 13 solar mass star in spherical symmetry, the Newtonian limit, without invoking convection. In the absence of convection, prior spherically symmetric models, which implemented approximations to Boltzmann neutrino transport, failed to produce explosions. Our results demonstrate the qualitative change in supernova models enabled by exact transport and have significant consequences for the supernova mechanism.

研究の動機と目的

• 球対称な超新星爆発が、対流が存在しない状況下で正確なニュートリノ輸送を用いて達成可能かどうかを調査すること。
• 近似されたニュートリノ輸送に起因して爆発を生じさせられなかった、先行する球対称モデルの妥当性を検証すること。
• 3フラバーのボルツマンニュートリノ輸送が、大質量星における爆発を可能にする役割を特定すること。
• 正確なニュートリノ輸送が、ニュートリノ駆動超新星メカニズムに与える影響を評価すること。

提案手法

• 球対称な枠組みにおいて、角度的・エネルギー群の近似なしに、完全な輸送方程式を解く3フラバーのボルツマンニュートリノ輸送の実装。
• ニュートン近似下の流体力学とニュートリノ輸送を組み合わせた球対称計算フレームワークの使用。
• 電子および重レプトンフラバーのニュートリノ-物質相互作用を詳細に取り入れた処理。
• 13太陽質量星のコア崩壊およびバウンス後の進化を、正確なニュートリノエネルギーおよび角度分布を用いてシミュレーション。
• ニュートリノ加熱およびシャock波ダイナミクスを解像度の高い時間依存数値スキームで解明する。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 正確な3フラバーのボルツマンニュートリノ輸送を用いた球対称な超新星爆発は達成可能か？
• RQ2 対流を含まない完全なニュートリノ輸送が、爆発を駆動するのに十分なエネルギーの沈殿をもたらすか？
• RQ3 正確なボルツマン輸送と近似輸送スキームの間で、爆発生成性能にどのような差が生じるか？
• RQ4 球対称モデルにおける爆発の実現に、ニュートリノのフラバーおよびエネルギー分布が果たす役割は何か？

主な発見

• 13太陽質量の星において、完全な3フラバーのボルツマンニュートリノ輸送を用いた球対称条件下で、成功した爆発が達成された。
• 対流を仮定せず、正確なニュートリノ輸送のみで爆発が駆動されることを示した。
• 近似されたニュートリノ輸送を用いた先行モデルが爆発を生じさせられなかったのに対し、本研究では定性的な改善が見られた。
• 正確な輸送処理がなされれば、球対称性下でもニュートリノ駆動メカニズムが効果的に機能することが明らかになった。