自転運動を考慮した大質量星進化・超新星元素合成の網羅的計算

考虑旋转运动的大质量恒星演化和超新星核合成综合计算

• 批准号: 14J06748
• 负责人: 高橋 亘
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-25 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J06748/
• 关键词: 恒星進化; 超新星爆発; 元素合成; 初期宇宙; 恒星物理; 大質量星; 回転星; 数値計算; 恒星進化; 超新星爆発; 元素合成; 初期宇宙; 恒星物理; 大質量星; 回転星; 数値計算

大質量星の元素合成に関して、前年度に引き続き約200太陽質量の大質量星が至るペア不安定型超新星爆発の理論計算を行った。今年度は幅広い質量域・金属量域の爆発に対して元素合成計算を遂行し、その結果を観測されている金属欠乏星の表面組成と比較する研究を行った。この比較からは、ナトリウム／マグネシウム存在比において理論計算の値と一致する観測がみあたらないことを発見し、結果、現在みつかっている金属欠乏星にペア不安定型に特徴的な化学組成を示す星がみつからないことを示した。この結果は、現在の理論予測である、金属をもたない始原ガスからなる星が1000太陽質量にもなる大質量であるという考えに反しており、初期宇宙での星形成理論に対して重要な示唆を与えることに成功した。連星系をなす大質量星の進化計算にも着手している。潮汐相互作用や質量放出・質量のやりとりにともなう軌道運動の進化に大きく影響されることから、連星系をなす恒星の自転速度や進化全般は単独星の場合と異なることが期待されている。これまで多くの場合、潮汐相互作用はその変化のタイムスケールが十分短いとして、星の自転周期が公転運動の周期と完全に一致するとして扱われてきた。一方でこの仮定は、崩壊の直前に非常に短いタイムスケールの進化を行う大質量星に適応する際には不十分である。そこで新たにタイムスケール及び星の内部のどの箇所が加速されるのかを記述できる定式化を開発中である。適応例として、鉄コアを形成し崩壊するための下限質量付近の大質量星の進化や、恒星質量ブラックホール連星を形成する大質量星連星の進化を計算する予定である。

关于大物质恒星的元素合成，就像上一年一样，我们对成对的不稳定超新星爆炸进行了理论计算，其中达到了大约200个太阳能块的大质量恒星。今年，我们对质量和金属范围的爆炸进行了元素合成计算，并进行了研究，以将结果与观察到的金属缺陷型恒星的表面组成进行比较。该比较表明，在与理论计算值相匹配的钠/镁丰度比中没有发现观察结果，因此，没有发现目前表现出成对稳定性类型的化学组成特征。这一结果与当前的理论预测相矛盾，即由金属原始气体组成的恒星是1,000个太阳能质量，并且成功地为早期宇宙中的恒星形成理论提供了重要建议。他们还开始计算形成二进制恒星系统的大质量恒星的演变。由于它受到与潮汐相互作用，质量发射和质量交换相关的轨道运动的演变的极大影响，因此预计形成二进制恒星的恒星的旋转速度和整体演变将与单星的旋转速度和整体演变。到目前为止，潮汐相互作用已被视为其变化的时间足够短，而恒星的旋转周期与轨道运动时期完全一致。另一方面，当适应大型恒星时，这种假设不足以在崩溃前的时间尺度演化很短。因此，目前正在开发一种新的配方，可以描述时间尺度以及恒星内的哪些部分会加速。作为适应性的一个例子，我们计划计算较低质量极限附近的大物质恒星的演化，以形成和折叠铁核，以及形成星形质量黑洞二进制恒星的大质量恒星二元星的演变。