超新星爆発と重元素の起源、及び、銀河の化学進化への応用

r過程は、ベータ崩壊よりも中性子捕獲のほうが速い元素合成過程で、鉄より重い元素の約半分を合成すると考えられている。r過程が起こると考えられている最も有力な天文学的サイトは、大質量星の重力崩壊型超新星爆発である。宇宙年代学で鍵となるウランやトリウムの原子核は、このr過程で生成されたものと考えられているが、その詳細は、全くわかっていない。本研究では、r過程のメカニズムをより現実的な物理過程として、その解明を試みた。大質量星の超新星爆発では、超新星爆発時に誕生する中性子星から吹くニュートリノ風による加熱が必要であり、ニュートリノと原子核の反応が頻繁に起こる。しかし、ニュートリノ反応はr過程を抑制する方向に働くことが知られている。これまでの私の研究から、近年の観測による元素組成比の普遍性を再現するためには、中性子がなくなったあとのベータ崩壊による、崩壊経路が非常に重要であることがわかった。さらに、r過程が起こる前、起こってる間、起こった後でそれぞれの段階でのニュートリノ反応の役割を詳細に調べた。その結果、これまで知られていなかったr過程が起こった後でのニュートリノ反応が、上記の崩壊経路に大きな影響を与え、経路が変化することがわかった。経路の変化はニュートリノ放射の強さに強く因っていて、この結果と観測とをあわせて考えることで、よくわかっていない大質量星の爆発に重大な影響を与えるニュートリノ風の強度に制限を与えることができる。さらに、不定性の多い原子核の質量公式にも制限を与えることができる。

r過程は、ベータ崩壊よりも中性子捕獲のほうが速い元素合成過程で、鉄より重い元素の約半分を合成すると考えられている。r過程が起こると考えられている最も有力な天文学的サイトは、大質量星の重力崩壊型超新星爆発である。宇宙年代学で鍵となるウランやトリウムの原子核は、このr過程で生成されたものと考えられているが、その詳細は、全くわかっていない。本研究では、r過程のメカニズムをより現実的な物理過程として、その解明を試みた。大質量星の超新星爆発では、超新星爆発時に誕生する中性子星から吹くニュートリノ風による加熱が必要であり、ニュートリノと原子核の反応が頻繁に起こる。しかし、ニュートリノ反応はr過程を抑制する方向に働くことが知られている。これまでの私の研究から、近年の観測による元素組成比の普遍性を再現するためには、中性子がなくなったあとのベータ崩壊による、崩壊経路が非常に重要であることがわかった。さらに、r過程が起こる前、起こってる間、起こった後でそれぞれの段階でのニュートリノ反応の役割を詳細に調べた。その結果、これまで知られていなかったr過程が起こった後でのニュートリノ反応が、上記の崩壊経路に大きな影響を与え、経路が変化することがわかった。経路の変化はニュートリノ放射の強さに強く因っていて、この結果と観測とをあわせて考えることで、よくわかっていない大質量星の爆発に重大な影響を与えるニュートリノ風の強度に制限を与えることができる。さらに、不定性の多い原子核の質量公式にも制限を与えることができる。