リリース

重力波源からの光のメッセージを読み解く ―重元素の誕生現場,中性子星合体―

【概要】

 2017年 8月 17日にアメリカの重力波望遠鏡 Advanced LIGO とヨーロッパの重力波望遠鏡 Advanced Virgo によって、中性子星合体による重力波が初めて観測されました。日本の重力波追跡観測チーム J-GEM は、国立天文台のすばる望遠鏡,名古屋大学の IRSF 望遠鏡などによって重力波源 GW170817 の光赤外線追跡観測を行うことで、重力波源に対応する光赤外線対応天体を捉え、その時間変化を追観測することに成功しました。これは重力波源が電磁波で観測された初めての例です。中性子星合体では鉄より重い金やレアメタルなどの元素を合成する過程である「 r プロセス」が起き、新たに作られた元素の放射性崩壊によって電磁波が放出されること(通称「キロノバ」)が国立天文台のスーパーコンピュータ「アテルイ」を使ったシミュレーションによってかねてより予測されていました。観測された光赤外線対応天体の性質はキロノバ放射の理論計算とよく一致しており、本研究成果は中性子星合体 GW170817 で金などの重元素合成が起きたことを強く示唆するものです。この研究は重力波と光赤外線の観測が協調した「マルチメッセンジャー天文学」、さらに理論シミュレーションによって実現したものです。(2017年10月16日 プレスリリース)

表面での爆発から星の死への旅立ち

【概要】

東京大学,京都大学,国立天文台,東京大学国際高等研究所 カブリ数物連携宇宙研究機構の研究者からなる研究グループは,すばる望遠鏡に搭載された超広視野主焦点カメラ「Hyper Suprime-Cam(ハイパー・シュプリーム・カム)」を用いた観測により,爆発直後の Ia 型超新星をとらえることに成功しました.この超新星の観測的特徴を解明するためにスーパーコンピュータ「アテルイ」によるシミュレーションを行った結果,白色矮星の外層部にあるヘリウムが核融合反応を起こすことを引き金に, 衝撃波が中心に伝わって,星全体が爆発したと考えると説明できることがわかりました.この機構は数十年来提案されていましたが,その確たる証拠がとらえられたのは初めてです.本研究は Ia 型超新星の爆発機構を解明する第一歩であり,Ia 型超新星を宇宙論的距離測定の標準光源として用いる精度を高めることにも役立つと期待されます.本研究成果は,2017年10月5日付で英国の科学雑誌『ネイチャー』に掲載されました.(2017年10月5日 プレスリリース)

ビッグバン直後の超音速ガス流が生んだモンスターブラックホールの種

東京大学と京都大学を中心とする研究グループ(テキサス大学天文学専攻の平野信吾 日本学術振興会海外特別研究員、京都大学理学研究科の細川隆史准教授、東京大学大学院理学系研究科/国際高等研究所カブリ数物連携宇宙研究機構(Kavli IPMU)主任研究員の吉田直紀教授ら)は、「アテルイ」をはじめとするスーパーコンピューターを用いたシミュレーションを行い、ビッグバン後の超音速ガス流から太陽の 34,000 倍もの重さをもつ巨大ブラックホールが誕生することを明らかにしました。この巨大ブラックホールが成長することで、これまでの観測で見つかった最遠方の宇宙に存在する超大質量ブラックホール(モンスターブラックホール)の起源と成長を説明することができます。本研究成果はアメリカ科学誌 「Science」 のオンライン版で9月29日に掲載されました。(2017年9月29日 プレスリリース)

宇宙線誕生過程の解明に大きく迫る:スーパーコンピュータ「京」を使った 1 兆粒子シミュレーションで強い天体衝撃波の 3 次元構造を世界で初めて解明

千葉大学大学院理学研究院 松本洋介 特任准教授、東京大学大学院理学系研究科 天野孝伸 准教授、星野真弘 教授、国立天文台天文シミュレーションプロジェクト 加藤恒彦 専門研究職員の研究グループは、スーパーコンピュータ「京」を使った超大規模数値実験により、 超新星爆発等によって発生する強い天体衝撃波の 3 次元構造を世界で初めて明らかにしました。約 1 兆個のプラズマ粒子の運動を追跡することで、「冷たいプラズマがどうやって宇宙線のエネルギーまで加速されるのか?」という宇宙線誕生過程の解明に大きく近づくことができました。本成果はアメリカ物理学会が発行する Physical Review Letters 誌に掲載されました。(2017年 9月 25日 プレスリリース)

小惑星カリクローを取り巻くさざ波の環 ― 実スケールシミュレーションが初めて描き出す小惑星の環の姿 ―

京都女子大学(論文発表時は筑波大学)の道越秀吾氏,国立天文台の小久保英一郎氏が,スーパーコンピュータ「アテルイ」を用いて,遠い小惑星カリクローの周囲に存在する環の,実スケール大域シミュレーションに初めて成功しました.このような環全体を計算対象とし,粒子の自己重力を考慮した実スケールシミュレーションは,土星の環においても行われておらず,世界初の試みです.シミュレーションから,環の物質がカリクロー本体に比べて軽い物質からできていることがわかりました.さらに環には粒子の重力によってさざ波のような構造が生じ,環の寿命が従来推定されていたよりも非常に短くなる可能性があることがわかりました.これらの成果は,カリクローの環の起源や進化を解明する鍵となります.(2017 年 4 月 28 日 プレスリリース)

土星の輪、誕生の謎を解明

神戸大学大学院理学研究科の兵頭龍樹研究員、大槻圭史教授、東京工業大学地球生命研究所の玄田英典特任准教授、パリ地球物理研究所/パリ・ディドゥロ大学のシャノーズ教授の研究グループは、コンピュータ・シミュレーションを用いた研究に基づき、土星リング形成に関する新たなモデルを発表しました。本研究の結果は他の巨大惑星にも適用でき、土星と天王星のリング組成の違いも説明可能です。この研究成果は10月6日に米国の国際学術雑誌 Icarus にオンライン掲載されました。

横顔が輝く宇宙灯台:謎の超高輝度X線パルサーの正体をスパコンがあばく

X線で通常の何百倍も明るい天体は、ブラックホールに多量のガスが流れ込んで明るく光っていると考えられていました。しかし最近この明るい天体のなかに周期的な明滅を示すものが発見され、その正体が大問題となりました。ブラックホールでは周期的な明滅は起こらず、一方でブラックホール以外の天体では明滅は可能でも明るく光るのは難しいとされていたからです。国立天文台の川島朋尚氏らの研究グループは、大量な柱状のガスの横顔が輝く「新タイプの宇宙灯台モデル」を提唱し、スーパーコンピュータ「アテルイ」による計算で、中性子星でもブラックホールと同程度に明るく光り得ることを示しました。これは、従来の考え方に見直しを迫る結果です。(2016年9月8日プレスリリース)

土星のFリングと羊飼衛星の起源を解明

神戸大学大学院理学研究科の兵頭龍樹さん(博士後期課程2年)と大槻圭史教授は,土星のFリングとその羊飼衛星が,土星衛星の形成過程の最終段階で,自然な副産物として形成されることを初めて明らかにしました.この研究成果は8月18日,Nature Geoscienceにオンライン掲載される予定です.

スーパーコンピュータによる、宇宙初期から現在にいたる世界最大規模のダークマターシミュレーション

千葉大学、東京経済大学、愛媛大学、東京大学、文教大学による研究グループは、 理化学研究所計算科学研究機構のスーパーコンピュータ「京(けい)」と、国立天文台の「アテルイ」を用いた世界最大規模の宇宙の構造形成シミュレーションを行い、宇宙初期から現在にいたる約 138 億年のダークマターの構造形成、進化過程を従来よりも格段に良い精度で明らかにしました。本成果は、日本天文学会刊行の欧文研究報告誌、Publications of the Astronomical Society of Japan 電子版に 5 月 1 日に 掲載されます。(2015年5月1日プレスリリース)

天文学専用スーパーコンピュータ「アテルイ」,さらに2倍の計算速度へ

国立天文台天文シミュレーションプロジェクト(Center for Computational Astrophysics,CfCA)では2014年9月11日から30日,数値計算専用スーパーコンピュータCray XC30システム「アテルイ」のアップグレードを行い,同10月1日より共同利用運用を開始しました.今回のアップグレードでは最新のCPUへの交換によって,理論演算性能がこれまでの502Tflopsから約2倍の1.058Pflopsに向上し,アテルイはペタフロップスマシンへと飛躍しました.新しいアテルイではこの性能を活かし,シミュレーション天文学の観点からさらなる宇宙の理解を加速させることが期待されます.

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