Nebular emission of Kilonovae

千新星的星云发射

基本信息

批准号：
20K14513
负责人：
仏坂健太
金额：
$ 2.33万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に作成したキロノバ星雲期における重元素の放射過程の計算に必要となる原子の禁制線のリストを用いて、2017年に観測されたGW170817に付随したキロノバ放射の7.5日から10.5日後のスペクトルデータを再現できるモデルの作成を行なった。具体的には、Very Large TelescopeのXshooterという観測器で取得された可視光から近赤外線領域をカバーするスペクトルには、2.1ミクロン付近に強い輝線が現れており、この輝線に関する解釈を行なった。禁制線のリストからこの輝線は原子番号52番のテルリウムの2価イオンの微細構造線である可能性が高いことを示した。観測された輝線強度とプロファイルから必要となるテルリウム原子の質量はおよそ太陽質量の0.1%程度で膨張速度が光速度の8%程度であることがわかった。この質量と膨張速度ともに中性子星合体によって生成されるエジェクタの性質と整合的であり、中性子星合体によって生成されるエジェクタの組成分布は太陽系に含まれるR過程元素の分布と無矛盾であることを示した。この結果はAstrophysical Journal Letterに投稿予定である。キロノバ星雲期におけるイオン化状態を計算するために必要となる数値コードを開発した。具体的には、中性子過剰核のベータ崩壊によって生成される高速電子が中性子星合体エジェクタ内のイオンと自由電子と相互作用しながら減速する過程を解くことで、高速電子のエネルギースペクトルを求めることに成功した。このスペクトルの計算において、イオン化によって生成される２次電子や内核電離に付随するオージェ電子の生成も考慮した。このエネルギースペクトルと電子衝突によるイオン化の散乱断面積を組み合わせることにより、各時刻におけるイオンの電離率を求めることが可能になった。このコードを今後のキロノバ星雲期の放射モデルに実装する予定である。

利用前一年创建的千新星星云期间计算重元素辐射过程所需的原子禁线列表，我们创建了与 2017 年观测到的 GW170817 7.5 至 10.5 天后相关的千新星辐射光谱。可以重现数据的模型。具体来说，在甚大望远镜的Xshooter获得的覆盖可见光到近红外区域的光谱中，在2.1微米左右出现了一条强发射线，我们对这条发射线进行了解释。禁线列表表明，这条发射线很可能是原子序数为52的碲二价离子的精细结构谱线。从观测到的发射线强度和剖面发现，所需的碲原子质量约为太阳质量的0.1%，膨胀率约为光速的8%。质量和膨胀率与中子星并合产生的喷射物的性质一致，中子星并合产生的喷射物的成分分布与太阳系中R过程元素的分布一致。研究结果将发表在《天体物理学杂志快报》上。我们开发了计算千新星星云阶段电离态所需的数字代码。具体来说，通过求解富中子核β衰变产生的快电子在中子星并合喷射器中与离子和自由电子相互作用时减速的过程，我们将成功获得快电子的能谱。在计算该光谱时，我们还考虑了电离产生的二次电子和与内核电离相关的俄歇电子。通过将该能谱与电子碰撞产生的电离散射截面相结合，可以确定各时刻离子的电离率。我们计划在未来千新星星云时期的辐射模型中实现这个代码。