新しい精密重元素原子データで読み解く中性子星合体の元素合成

使用新的精确重元素原子数据解释中子星合并的核合成

基本信息

批准号：
19H00694
负责人：
田中雅臣
金额：
$ 28.7万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00694/
关键词：
中性子星合体重力波原子データ重元素

项目摘要

中性子星合体からの電磁波放射（キロノバ）の性質、特に合体から一日以内の初期放射の特性を理解するために、高階電離の重元素の網羅的な原子構造計算を進めた。今年度は、rプロセスで合成されるランタノイドを含む重い元素(原子番号57-88)に注目し、四階電離から十階電離までのイオンの原子構造計算を完了した。この結果を用いて、中性子星合体からの放出物質がランタノイドを含む場合の不透明度を計算し、キロノバの初期放射の現実的な計算を行うための基礎的なデータを構築することができた。さらに、2017年に観測された中性子星合体GW170817のスペクトルの特徴を解読すべく、波長が正確な原子データを用いた可視光スペクトルの計算を行った。その結果、先行研究で提案されていたストロンチウムの吸収線がスペクトルに現れることを、詳細なシミュレーションをもとに明らかにすることができた。また、放出物質にカルシウムが含まれる場合、同様に強い吸収線が現れることを示した。GW170817ではカルシウムの特徴は見えておらず、その事実から放出物質の物理状況を診断できることを示した。また、前年度に導入したレーザー誘起ブレークダウン分光実験装置の新たな分光器を用いて、ランタノイド元素の一つであるエルビウム（原子番号68）の分光実験を実施した。その結果、一階電離のエルビウムイオンに関して、これまで測定されていなかった可視光遷移の遷移確率の推定に成功した。

为了了解中子恒星合并的电磁辐射（Kironova）的性质，特别是在合并后一天内初始辐射的特征，我们进行了全面的原子结构计算，对高阶电离的重元素的重元素进行了全面的计算。今年，我们专注于使用R过程合成的型植物的重元素（原子数57-88），并完成了从第四阶段电离到十阶段电离的离子的原子结构计算。使用此结果，当来自中子星聚体的发射极包含灯笼时，我们能够计算出不透明度，并构建基本数据以实现kilonovas初始辐射的现实计算。此外，为了解读2017年中子星的频谱特性，在2017年观察到了GW170817，我们使用具有准确波长的原子数据计算了可见光光谱。结果，已使用详细的模拟来阐明跨研究中提出的锶的吸收系在频谱中出现。还已经表明，当释放材料含有钙时，强烈的吸收系也出现了类似的。钙的特征在GW170817中不可见，这一事实表明可以诊断出释放物质的物理状态。此外，使用激光引起的新光谱仪进行了光谱实验（原子编号68），这是其中一种灯笼元素，是上一年引入的激光诱导的分解光谱实验设备的新光谱仪。结果，我们成功地估计了在一阶电离中用于erbium离子的可见光转变的过渡概率，这尚未测量。

项目成果

期刊论文数量（34）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Optical/infrared counterparts of gravitational wave sources

引力波源的光学/红外对应物

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
Tanaka;M.
通讯作者：
M.

Signatures of r-process Elements in Kilonova Spectra

DOI：
10.3847/1538-4357/abf358
发表时间：
2020-06
期刊：
The Astrophysical Journal
影响因子：
0
作者：
N. Domoto;Masaomi Tanaka;S. Wanajo;K. Kawaguchi
通讯作者：
N. Domoto;Masaomi Tanaka;S. Wanajo;K. Kawaguchi

突発天体と可視光・赤外線観測

突发天体及可见光/红外观测

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Lamb;G. P.;et al.;Masaomi Tanaka;田中雅臣
通讯作者：
田中雅臣

すばるとTMTによるマルチメッセンジャー天文学

Subaru 与 TMT 合作的多信使天文学

DOI：
发表时间：
2019
期刊：
影响因子：
0
作者：
田中雅臣
通讯作者：
田中雅臣

R-process enhancements of Gaia-Enceladus in GALAH DR3

GALAH DR3 中 Gaia-Enceladus 的 R 进程增强

DOI：
10.1051/0004-6361/202040227
发表时间：
2021
期刊：
Astronomy & Astrophysics
影响因子：
6.5
作者：
Matsuno T.;Hirai Y.;Tarumi Y.;Hotokezaka K.;Tanaka M.;Helmi A.
通讯作者：
Helmi A.

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通讯作者：
楠絵莉子