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

基本信息

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

项目摘要

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。

关于大质量恒星的核合成，我们继去年之后，对约200个太阳质量的大质量恒星爆炸的双不稳定超新星爆炸进行了理论计算。今年，我们对各种质量和金属丰度的爆炸进行了核合成计算，并将结果与观测到的贫金属恒星的表面成分进行了比较。通过比较，我们发现没有观测结果与理论计算的钠/镁丰度比值相匹配，因此，我们发现目前发现的一些缺金属恒星表现出对的化学成分特征- 不稳定类型。这一结果与目前由不含金属的原始气体组成的恒星质量高达1000个太阳质量的理论预测相反，为早期宇宙恒星形成理论成功提供了一些建议。我们还开始计算形成双星系统的大质量恒星的演化。双星的自转速度和整体演化预计与单星不同，因为它很大程度上受到潮汐相互作用、质量抛射和质量交换引起的轨道运动演化的影响。到目前为止，在许多情况下，潮汐相互作用被认为具有足够短的时间尺度，使得恒星的自转周期与其轨道运动的周期完全匹配。另一方面，这种假设不足以容纳在崩溃之前经历非常短的演化时间尺度的大质量恒星。因此，我们正在开发一种新的公式，可以描述时间尺度以及恒星内部的哪些部分被加速。作为一个应用示例，我们计划计算接近形成和塌缩铁核的质量下限的大质量恒星的演化，以及形成恒星质量黑洞双星的大质量恒星双星的演化。