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

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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。