Revealing origin of r-process elements with astrophysical simulations

通过天体物理模拟揭示 r 过程元素的起源

• 批准号: 16J06630
• 负责人: 柴垣 翔太
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: National Astronomical Observatory of Japan (2017)The University of Tokyo (2016)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J06630/
• 关键词: rプロセス; 超新星爆発; ベータ崩壊; 中性子星連星の合体; 元素合成

１．前年度に開発した元素合成計算コードを連星中性子星の合体にも応用できるよう改良を加えた。この計算コードを用いて、最新の殻模型計算から求めた中性子数１２６の原子核のベータ崩壊反応率がｒプロセスにどう影響を与えるかを、原子核理論モデルFRDMのベータ崩壊反応率で計算した場合と比較することで調べた。これらの原子核のβ崩壊はrプロセスのボトルネック核反応であり、rプロセスの研究において重要な核反応である。我々は、最新のベータ崩壊反応率がrプロセスの第３ピークの構造を変化させ、超新星モデルにおいては第３ピークよりも重い元素の量を増加させることを確認した。連星中性子星合体モデルでは、第３ピークの構造を変化させるのみにとどまり、アクチナイドの量はあまり変化しなかった。２．前年度に引き続き磁気回転超新星の１．５次元計算を行った。磁場を含まない流体計算で現在最も標準的な数値フラックスの計算法であるHLLC法を新たに導入した。前年度行った計算と大きな違いが現れないことを確認した。また、１次元の超新星シミュレーションは爆発しないことが知られており、ニュートリノ加熱効率を人工的に上げることで爆発させるが、この人工的な加熱の方法には任意性がある。一つの自然な方法は、対流不安定な領域の加熱率を上げることで対流による熱の輸送を模倣するようにして加熱率を上げることである。現在そのように書き換えた場合の計算を終えており、結果の解析を進めている。３．その他、Shibagaki et al. (2016)で用いた新しい核分裂モデルと１で用いたFRDMとで比較を行い、原子核モデルの元素合成に及ぼす影響について調べる研究や、自転する大質量星の重力崩壊について多次元シミュレーションを行い、元素・ニュートリノ・重力波について調べる研究を進めている。

1. Before the annual に open 発 し た element synthesis calculation コ ー ド を even star Marco follini の fit neutral に も 応 with で き る よ う improved を plus え た. こ の computing コ ー ド を with い て and latest の shell model calculation か ら o め た temper の number 126 atomic nuclei の ベ ー タ collapse 壊 anti が 応 rate r プ ロ セ ス に ど う influence を and え る か を, nucleus theory モ デ ル FRDM の ベ ー タ collapse 壊 anti で 応 rate calculation し た occasions と compare す る こ と で adjustable べ た. こ れ ら の nucleus の beta collapse 壊 は r プ ロ セ ス の ボ ト ル ネ ッ ク nuclear anti 応 で あ り, r プ ロ セ ス の research に お い て important な nuclear anti 応 で あ る. I 々 は and latest の ベ ー タ collapse 壊 anti が 応 rate r プ ロ セ ス の 3 ピ ー ク を の structure - the さ せ, supernova モ デ ル に お い て は 3 ピ ー ク よ り amount い element の も を raised plus さ せ る こ と を confirm し た. Even star Marco follini fit neutral モ デ ル で は, 3 ピ ー ク を の structure - the さ せ る の み に と ど ま り, ア ク チ ナ イ ド の quantity は あ ま り variations change し な か っ た. 2 In the previous year, に induced <s:1> 続 転 magnetic atmosphere return 転 supernova nucleus 1.5-dimensional calculation を rows った. Magnetic field contains を ま な い fluid calculation で now the も standard な the numerical フ ラ ッ ク ス の calculation method で あ る HLLC method を new た に import し た. The previous year 's った calculation shows that と is large and な な is in violation of が が. Now, れな た とを とを とを confirm that た. ま た, 1 yuan の supernova シ ミ ュ レ ー シ ョ ン は detonation 発 し な い こ と が know ら れ て お り, ニ ュ ー ト リ ノ on the heating rate of unseen を artificial に げ る こ と で detonation 発 さ せ る が, こ の artificial な heating の way に は arbitrariness が あ る. A つ の natural は な method, flow instability seaborne の な field on the heating rate を げ る こ と で flow seaborne に よ る hot の conveying を imitate す る よ う に し て heating rate on the を げ る こ と で あ る. Now, the そ ように ように book <s:1> is changed to the えた situation <e:1> calculation を final えてお, result <s:1> analysis を enter めて る る る. 3 Youdaoplaceholder0 そ he, Shibagaki et al. (2016) で い た new し い fission モ デ ル と 1 で with い た FRDM と で compare を い, nucleus モ デ ル の element synthesis に and ぼ す influence に つ い て adjustable べ る research や, since the planning す る massive star の gravity collapse 壊 に つ い て multidimensional シ ミ ュ レ ー シ ョ ン を line い, element ニ ュ ー ト リ ノ, gravitational wave に つ い て adjustable べ を る research Go to めて めて る.

项目成果

1.5D GRMHD Simulation of Core-Collapse Supernova

核心塌陷超新星的 1.5D GRMHD 模拟

• 发表时间: 2016
• 作者: S. Shibagaki;T. Takiwaki;T. Kajino
• 通讯作者: T. Kajino

Technische Universitat Darmstadt(ドイツ)

达姆施塔特工业大学（德国）

Heavy element nucleosynthesis in neutron star merger and role of nuclear fission

中子星合并中的重元素核合成及核裂变的作用

• 发表时间: 2017
• 作者: Shota Shibagaki

University of Notre Dame(米国)

圣母大学（美国）

• 发表时间: 2020

Beihang University(中国)

北京航空航天大学（中国）