初期宇宙・初期銀河・星における元素合成・化学進化

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ビックバン元素合成後の元素量の時間変化を記述するために、銀河の化学進化のモデルを構築した。研究成果の概要は、以下の通りである。(1)超新星出現率、ガス消失率、宇宙線原子核成分エネルギースペクトルのパワーインデックスと強度、等のパラメータ群を、最近観測されたハロー星のリチウム、ベリリウム、ボロンと鉄元素の存在量の相関関係を説明できるように設定した。その結果、一般的に二次の相関となることが証明できた。しかし、従来のシンプルモデルでは取り入れられていなかったデイスクとハロー及びバルジとの相互作用を取り入れると、鉄が著しく欠乏したハロー星で一次の相関が現われ得ることが明らかとなった。(2)銀河内星間空間では、漂う塵やガスなどの物質と宇宙線高エネルギー原子核成分との相互作用によって、軽元素ばかりでなく、鉄族に至る元素も破砕過程から生成される。銀河の化学進化のモデルにこの過程を取り入れるために、高エネルギー原子核反応の断面積を量子力学による原子核反応理論を用いて計算した。(3)種々のビッグバンモデルを用いて、A=2-30の原子核の始源的元素合成計算を行った。銀河の化学進化の時間スケールでは、これらは時間ゼロでの各元素の初期値を与えるものである。今年度の研究によって、銀河の化学進化モデルのエレメントを全て揃えることができた。これらの成果を次年度に引き継ぎ、本格的な研究の展開を図りたい。