Astrophysical site(s) of r-process elements in galactic chemodynamical evolution model
Astrophysical site(s) of r-process elements in galactic chemodynamical evolution model
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银河化学动力学演化模型中 r 过程元素的天体物理位点
DOI：
10.1051/epjconf/201610902001
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发表时间：
2015
影响因子：
--
通讯作者：
Toshitaka
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Hirai;Yutaka; Ishimaru;Yuhri; Saitoh;Takayuki R.; Fujii;Michiko S.; Hidaka;Jun; Kajino;Toshitaka
快速中子俘获过程（r过程）的天体物理场尚未确定。虽然核塌缩超新星被认为是r过程的天体物理学场所的可能候选者之一，但核合成研究表明，核塌缩超新星很难产生质量数为110的重元素。最近的研究表明，中子星星合并（NSMs）可以合成这些元素，由于它们的中子丰富的环境。然而，对银河系晕的一些化学演化研究很难再现所观察到的r-过程元素丰度比的星-星星散射（例如，Eu）的恒星中。这是因为它们的速率很低（银河系大小的星系为10− 4年− 1），合并时间很长（100百万年）。如果银河系晕中的恒星是由形成于矮星系中的恒星组成，而矮星系中的星星形成效率很低，那么这个问题就有可能得到解决。在这项研究中，我们进行了银河系化学动力学演化的数值模拟使用N体/光滑粒子流体动力学代码。假设本星系群是r过程元素的主要来源，建立了本星系群矮球状星系详细的化学动力学演化模型。我们的模型成功地再现了观测到的[Eu/Fe]色散作为[Fe/H]的函数，如果我们设定NSM的合并时间为300百万年，银河系NSM速率为100 - 4 yr-1。此外，我们的研究结果与观测到的dSphs的金属丰度分布一致。在星系演化的早期阶段（101 Gyr）是恒定的，由于低的星星形成效率的dSphs。本研究支持了非对称微结构是r-过程核合成的主要场所的观点。
Astrophysical site(s) of rapid neutron-capture process (r-process) is (are) not identified yet. Although core-collapse supernovae have been regarded as one of the possible candidates of the astrophysical site ofr-process, nucleosynthesis studies suggest that serious difficulties in core-collapse supernovae to produce heavy elements with mass number of ≳110. Recent studies show that neutron star mergers (NSMs) can synthesize these elements due to their neutron rich environment. Some chemical evolution studies of the Milky Way halo, however, hardly reproduce the observed star-to-star scatters of the abundance ratios of r-process elements (e.g., Eu) in extremely metal-poor stars. This is because of their low rate (∼ 10−4yr−1for a Milky Way size galaxy) and long merger time (≳ 100 Myr). This problem might be solved if the stars in the Galactic halo are consisted of the stars formed in dwarf galaxies where the star formation efficiencies were very low. In this study, we carry out numerical simulations of galactic chemo-dynamical evolution using an N-body/smoothed particle hydrodynamics code. We construct detailed chemo-dynamical evolution model for the Local Group dwarf spheroidal galaxies (dSphs) assuming that the NSMs are the major source ofr-process elements. Our models successfully reproduce the observed dispersion in [Eu/Fe] as a function of [Fe/H] if we set merger time of NSMs, ≲ 300 Myr with the Galactic NSM rate of ∼ 10−4yr−1. In addition, our results are consistent with the observed metallicity distribution of dSphs. In the early phase (≲1 Gyr) of galaxy evolution is constant due to low star formation efficiency of dSphs. This study supports the idea that NSMs are the major site ofr-process nucleosynthesis.
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Takayuki R.Saitoh;H. Daisaka;E. Kokubo;J. Makino;T. Okamoto;K. Tomisaka;K. Wada;N. Yoshida
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