Nuclear pasta in supernovae and neutron stars

超新星及び中性子星における原子核パスタ

渡辺 元太郎*; 丸山 敏毅  

Watanabe, Gentaro*; Maruyama, Toshiki

超新星内部や中性子星表面では、棒状や板状の原子核が存在すると予想されている。そのような原子核をまとめてパスタと呼んでいる。数十年前からこの定常状態としてのパスタ相はさまざまなモデルにより調べられてきた。最近、長い間わからなかったパスタ相の形成過程が分子動力学シミュレーションにより明らかにされた。この論文ではまず、超新星や中性子星の天体物理的背景を述べ、そこにおけるパスタ相の研究の歴史を紹介する。次にパスタ相形成過程に関するわれわれの最近の研究について詳しく述べ、パスタ相の存在証明や影響に関する今後の研究課題を述べる。

In supernova cores and neutron star crusts, nuclei with exotic shapes such as rod-like and slab-like nuclei are expected to exist. These nuclei are collectively called nuclear "pasta". For the past decades, existence of the pasta phases in the equilibrium state has been studied using various methods. Recently, the formation process of the pasta phases, which has been a long-standing problem, has been unveiled using molecular dynamics simulations. In this review, we first provide the astrophysical background of supernovae and neutron stars and overview the history of the study of the pasta phases. We then focus on the recent study on the formation process of the pasta phases. Finally, we discuss future important issues related to the pasta phases: their astrophysical evidence and consequences.