超新星爆発イベントにおけるγプロセス元素合成パターンの研究

超新星事件中伽玛过程核合成模式的研究

基本信息

批准号：
13740165
负责人：
住吉光介
金额：
$ 0.51万
依托单位：
Numazu National College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2001
资助国家：
日本
起止时间：
2001 至 2002
项目状态：
已结题

项目摘要

鉄よりも重い元素の起源とされるrプロセス元素合成が宇宙のどこで起きるのかは大きな謎とされてきた。非常に古い星でrプロセスによる重元素が存在することが明らかになり、超新星爆発でのrプロセスの理論的研究が急務となっている。このためには超新星の爆発メカニズムを解明すると共に、rプロセス元素合成量を明らかにして、その特徴を最新の天体観測と照らし合わせていく必要がある。流体力学や核反応ネットワークの計算を組み合わせて、数値シミュレーションを行い、超新星爆発の各イベントにおいて作られるrプロセス元素合成量を定量的に求めて、その特徴を明らかにすることが研究の目的である。親星の質量の違いによる爆発メカニズムの違いに着目し、rプロセス元素合成パターンの特徴を明らかにするため、大質量星の中でも、比較的質量の小さい場合と大きい場合に分けて研究を進めてきた。昨年度の質量の小さい場合の研究成果に続き、今年度は質量の大きい場合について研究を行った。この場合にはニュートリノ駆動風と呼ばれる質量放出メカニズムの解明が鍵となる。一般相対論的流体力学の計算コードにニュートリノによる加熱・冷却や組成の変化を組み込み、超新星爆発で誕生した中性子星の表面物質の時間発展の数値シミュレーションを行った。この時、重要になるのは中性子星の質量・半径とニュートリノの強度であり、これまでの研究においては中性子星の質量が太陽質量の2倍という値が要求されていて、rプロセスが起こるのは難しいと考えられてきた。本研究ではシミュレーションにより、衝撃波後面のニュートリノ駆動風が行き着く先の圧力(温度)がrプロセスにおいて影響を及ぼすことを初めて発見した。現実的な圧力値の範囲において、通常知られている太陽質量の1.4倍の質量の中性子星でrプロセスが起こることを解明して、ニュートリノ駆動風におけるrプロセスの新しい可能性を開いた。2年間の研究により、大質量星の質量の違いに起因するrプロセスの違いについて、系統的に解明することができ、超新星爆発イベントとrプロセス元素合成パターンの関係を示すことに成功した。これにより、非常に古い星の重元素のスペクトル観測と連携した宇宙における重元素の進化の解明に大きく寄与した。

看到R-Process元素合成在宇宙中发生的R-Process元素合成的起源（据说是重量重的元素的起源），这被认为是一个主要的谜。据透露，由R过程引起的沉重元素存在于非常古老的恒星上，并且迫切需要对超新星爆炸中R过程的理论研究。为此，有必要阐明超新星爆炸的机理，阐明R过程元素合成的数量，并将其特征与最新的天文观测进行比较。该研究的目的是结合流体力学和核反应网络计算，执行数值模拟，定量确定在超新星爆炸的每个事件中产生的R过程元素合成的量，并阐明其特征。由于父母恒星质量的差异，我们重点介绍了爆炸机制的差异，我们对相对较小和大的大星体进行了研究，以阐明R过程元素合成模式的特征。在去年对小群众病例的研究结果之后，今年我们对大量群体进行了研究。在这种情况下，关键是要阐明称为中微子驱动的风的质量释放机制。我们将中微子的加热，冷却和组成变化融入了一般相对论流体力学的一般相对论流体力学的计算代码，以及对超新星爆炸中中子星的表面材料的时间演变的数值模拟。目前，重要点是中子星的质量和半径和中微子的强度。先前的研究要求，中子恒星的质量是太阳能质量的两倍，并且人们认为R过程很难发生。在这项研究中，我们首次发现冲击波后中微子驱动的风的压力（温度）通过模拟对R过程产生了影响。了解在现实的压力值范围内，R过程发生在中子恒星中，是正常已知的太阳能质量的1.4倍，为中微子驱动的风中的R过程打开了新的可能性。一项为期两年的研究使我们能够系统地阐明由大质量恒星质量差异引起的R过程差异，并成功证明了超新星爆炸事件与R过程元素合成模式之间的关系。这极大地有助于阐明宇宙中重元素的演变，并结合对非常古老的恒星中重元素的光谱观察。