超新星爆発イベントにおけるγプロセス元素合成パターンの研究

超新星事件中伽玛过程核合成模式的研究

• 批准号: 13740165
• 负责人: 住吉 光介
• 金额: $ 0.51万
• 依托单位: Numazu National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• 财政年份: 2001
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2001 至 2002
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13740165/
• 关键词: 流体力学; 元素合成; 重元素; 核反応; rプロセス; 一般相対論; 宇宙観測; 銀河

鉄よりも重い元素の起源とされるrプロセス元素合成が宇宙のどこで起きるのかは大きな謎とされてきた。非常に古い星でrプロセスによる重元素が存在することが明らかになり、超新星爆発でのrプロセスの理論的研究が急務となっている。このためには超新星の爆発メカニズムを解明すると共に、rプロセス元素合成量を明らかにして、その特徴を最新の天体観測と照らし合わせていく必要がある。流体力学や核反応ネットワークの計算を組み合わせて、数値シミュレーションを行い、超新星爆発の各イベントにおいて作られるrプロセス元素合成量を定量的に求めて、その特徴を明らかにすることが研究の目的である。親星の質量の違いによる爆発メカニズムの違いに着目し、rプロセス元素合成パターンの特徴を明らかにするため、大質量星の中でも、比較的質量の小さい場合と大きい場合に分けて研究を進めてきた。昨年度の質量の小さい場合の研究成果に続き、今年度は質量の大きい場合について研究を行った。この場合にはニュートリノ駆動風と呼ばれる質量放出メカニズムの解明が鍵となる。一般相対論的流体力学の計算コードにニュートリノによる加熱・冷却や組成の変化を組み込み、超新星爆発で誕生した中性子星の表面物質の時間発展の数値シミュレーションを行った。この時、重要になるのは中性子星の質量・半径とニュートリノの強度であり、これまでの研究においては中性子星の質量が太陽質量の2倍という値が要求されていて、rプロセスが起こるのは難しいと考えられてきた。本研究ではシミュレーションにより、衝撃波後面のニュートリノ駆動風が行き着く先の圧力(温度)がrプロセスにおいて影響を及ぼすことを初めて発見した。現実的な圧力値の範囲において、通常知られている太陽質量の1.4倍の質量の中性子星でrプロセスが起こることを解明して、ニュートリノ駆動風におけるrプロセスの新しい可能性を開いた。2年間の研究により、大質量星の質量の違いに起因するrプロセスの違いについて、系統的に解明することができ、超新星爆発イベントとrプロセス元素合成パターンの関係を示すことに成功した。これにより、非常に古い星の重元素のスペクトル観測と連携した宇宙における重元素の進化の解明に大きく寄与した。

The origin of iron and heavy elements is the mystery of the universe. The theoretical study of the existence of heavy elements in very ancient stars and supernova explosions is urgent. This article discusses the characteristics of supernovae and their explosion. The calculation of hydrodynamics, nuclear reaction, reaction. The mass of the parent star is different from that of the parent star. The mass of the parent star is different from that of the parent star. The mass of the parent star is different from that of the parent star. Last year's quality of small occasions research results, this year's quality of large occasions research results In this case, the quality of the product is released from the product. Calculation of general phase theory fluid dynamics, calculation of heating and cooling, composition, formation, formation and evolution of surface matter of neutral stars The mass of the neutral star is twice the mass of the sun. This study is aimed at exploring the effects of pressure (temperature) on the behavior of shock waves and the effects of shock waves on the behavior of shock waves. The range of pressure values is now known to be 1.4 times the mass of the sun, and the possibility of a new star is open. During the past two years, we have successfully investigated the causes of mass violations of massive stars and the relationships between mass violations of massive stars and elemental synthesis of supernovae. The evolution of heavy elements in the universe is very important.

项目成果

K.Sumiyoshi, M.Terasawa, H.Suzuki, S.Yamada, H.Toki et al.: "Relativistic simulations of supernovae and the r-process : new relativistic EOS and new nuclear reaction network"Nuclear Physics. A688. 478-480 (2001)

K.Sumiyoshi、M.Terasawa、H.Suzuki、S.Yamada、H.Toki 等人：“超新星和 r 过程的相对论模拟：新相对论 EOS 和新核反应网络”核物理。

K.Sumiyoshi, M.Terasawa G.J.Mathews, T.Kajino, et al.: "R-process in prompt supernova explosions revisited"Astrophysical Journal. 562. 880-886 (2001)

K.Sumiyoshi、M.Terasawa G.J.Mathews、T.Kajino 等人：“重新审视瞬发超新星爆炸中的 R 过程”《天体物理学杂志》。

K.Sumiyoshi: "Patterns of r-process in collapse-driven supernovae: delayed or prompt mechanism?"Nuclear Physics. A(印刷中). (2003)

K.Sumiyoshi：“塌缩驱动的超新星中的 r 过程模式：延迟或即时机制？”核物理学 A（出版中）。

H.Utsunomiya et al., K.Sumiyoshi: "Pholodisintegration of^9Be and the reaction rate for α(αn, γ)^9Be"Nuclear Physics. A688. 340-343 (2001)

H.Utsunomiya 等人，K.Sumiyoshi：“^9Be 的光崩解和 α(αn, γ)^9Be 的反应速率”核物理 A688 (2001)。

N.Terasawa, K.Sumiyoshi, S.Yamada, H.Suzuki, T.Kajino: "R-process nucleosynthesis in neutrino-driven winds from a typical neuron star with M=1.4Msolar"Astrophysical Journal. 578. L137-L140 (2002)

N.Terasawa、K.Sumiyoshi、S.Yamada、H.Suzuki、T.Kajino：“来自 M=1.4Msolar 的典型神经元星的中微子驱动风中的 R 过程核合成”天体物理学杂志。