研究内容

超新星の親星と爆発機構を、観測と理論の両面から研究しています。主な手法は、超新星の偏光観測（分光偏光・撮像偏光）と、三次元モンテカルロ法による輻射輸送計算です。

爆発形状と爆発機構

重力崩壊型超新星

重力崩壊型超新星の爆発機構は、モデルごとに異なる爆発形状を予想します。そこで、空間的に分解できない天体の形を調べる手段として偏光を用い、爆発形状から爆発機構に制限を与えることを目指しています。

超新星噴出物の非球対称性による偏光は波長にほとんど依存しない一方、星周ダストによる散乱エコーの偏光は波長依存性をもちます。この違いを利用して両者を分離する方法を提案し（Nagao et al. 2017b, 2018b）、II型超新星の分光偏光観測に適用してきました（2019, 2021, 2023b）。その結果、非球対称な爆発が珍しくないこと、非球対称性と爆発エネルギーの間に相関がみられることを報告しています（2024a, 2024b）。

Ia型超新星

03fg型のIa型超新星2021zny・2022ilvの偏光観測から、非球対称な爆発であることを示し、白色矮星同士の合体による爆発との整合性を議論しました（Nagao et al. 2024c）。

II型超新星の爆発エネルギーと、偏光の時間スケール tpol（値が小さいほど非球対称）の関係（Nagao et al. 2024a）。

星周物質と親星の進化

超新星の周囲にある星周物質は、親星が爆発の直前に放出したものであり、その量や空間分布には親星の最終段階の質量放出の履歴が反映されています。赤外線エコー、可視光の散乱エコー、星周物質との相互作用による放射をもとに、星周物質の性質を調べています。

重力崩壊型超新星

星周物質の量と分布を赤外線エコー・偏光・光度曲線から推定する方法を開発し（2017b, 2020, 2026a）、明るく長寿命なII型超新星（2025; Reynolds, Nagao et al. 2025a, b）や、爆発の5〜24年前にクランプ状の質量放出を起こしていた超新星2024qiw（Nagao et al. 2026b）などを調べました。

Ia型超新星

Ia型超新星2012dnの近赤外線超過を星周ダストからの赤外線エコーとして解析し、親星系の質量放出率を見積もりました（Nagao et al. 2017a, 2018a）。

超新星2024qiwの観測的性質に関する我々の解釈を模式的に示した図。 (Nagao et al. 2026b)

今後の研究

Rubin天文台のLSSTにより、超新星の発見数は今後大きく増えます。これに合わせて偏光観測の対象を広げるとともに、輻射輸送計算・輻射流体計算による解析を進め、爆発機構と親星の最終進化の理解につなげたいと考えています。

参加している国際共同研究プロジェクト

NUTS 北欧を中心とした、NOT望遠鏡による超新星観測グループ（2020年〜）

SOXS NTT望遠鏡の新しい突発天体観測プロジェクト（2020年〜）

ePESSTO+ NTT望遠鏡を用いた超新星の分光観測コラボレーション（2019年〜）

ENGRAVE VLTによる重力波対応天体の追観測（2019年〜）

CSC Finland–Japan 相互作用超新星の輻射流体計算に関する共同研究（2023年〜）

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