中性子星合体におけるrプロセス元素合成と重力波対応天体

中子星合并和引力波兼容物体中的R过程核合成

• 批准号: 26400237
• 负责人: 和南城 伸也
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: Sophia University (2015-2018)The Institute of Physical and Chemical Research (2014)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-01 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-26400237/
• 关键词: 中性子星合体; 超新星爆発; rプロセス; 重力波; キロノバ; 銀河化学進化; 矮小銀河; 重力波対応天体; 原子核反応; 元素合成; 中性子星; 状態方程式; 電子捕獲; ニュートリノ; 銀河系; 化学進化

本研究の目的は、中性子星合体における元素合成および重力波対応天体キロノバの研究により、レアアース、金、ウランなどのrプロセス元素の起源を解明することであった。中性子星合体の元素合成の計算 (Wanajo et al. 2014) に基づくキロノバの観測予測を行い (Tanaka et al. 2018)、その直後に中性子星合体GW170817が発見された。対応するキロノバの観測結果は我々の予測の範囲内で説明され、rプロセス元素がつくられたことが示された。中性子星合体には1億年以上を要するため、銀河初期の星に観測されるrプロセス元素の存在が説明できないという問題があった。銀河系は様々な質量のサブハローの合体により形成され、低質量のサブハローほど星形成率が低いという仮説の基に銀河化学進化の計算を行い、観測されるrプロセス元素の存在は中性子星合体で説明できること、ストロンチウムなどの軽いrプロセス元素には超新星などの別も起源も必要なこと、そしてサブハローモデルが矮小銀河の化学進化も説明可能であることを明らかにした (Ishimaru et al. 2015; Ojima et al. 2018)。最終年度（本年度）は、中性子星合体がrプロセス元素の主要な起源であることを実証するために、rプロセス元素の核崩壊加熱率に関する研究を行った (Wanajo 2018)。中性子星合体GW170817の観測によりレアアースが存在することは明らかにされたが、金やウランなどの重いrプロセス元素がつくられた証拠は得られていない。GW170817での主要な熱源はrプロセス元素ではなくニッケル66（半減期2.3日）のような軽い元素であった可能性を示し、重いrプロセス元素がつくられたことを明らかにするには、将来の観測でカリフォルニウム254（半減期61日）の兆候を捉えることが有効であることを示した。

Purpose this study の は, neutral component fit に お け る element synthesis お よ び gravitational wave 応 seaborne celestial キ ロ ノ バ の research に よ り, レ ア ア ー ス, gold, ウ ラ ン な ど の r プ ロ セ ス element の origin を interpret す る こ と で あ っ た. <s:1> Element synthesis <e:1> calculation of neutral substar combination (Wanajo et al. 2014) に basis づくキロノバ <e:1> 観 pre-measurement を row に (Tanaka et al. 2018) そ <s:1> direct posterior に neutral substar combination GW170817が occurrence された. 応 seaborne す る キ ロ ノ バ の 観 test results は I 々 の be の van 囲 で instructions within さ れ, r プ ロ セ ス element が つ く ら れ た こ と が shown さ れ た. Neutral component fit に は 100 million years を す る た め early, galaxy star の に 観 measuring さ れ る r プ ロ セ ス の exist が illustrate で き な い と い う problem が あ っ た. Quality of the Milky Way は others 々 な の サ ブ ハ ロ ー の fit に よ り form さ れ, low quality の サ ブ ハ ロ ー ほ ど が star formation rate is low い と い う 仮 said の に の galactic chemical evolution computing line を い, 観 さ れ る r プ ロ セ ス の exist は neutral component fit で illustrate で き る こ と, ス ト ロ ン チ ウ ム な ど の 軽 い r プ ロ セ ス element に は supernova な ど の don't も origin も necessary な こ と, そ し て サ ブ ハ ロ ー モ デ ル が dwarf galaxy の chemical evolution も instructions may で あ る こ と を Ming ら か に し た (Ishimaru et al. 2015; Ojima et al. 2018). は final year (this year), neutral component fit が r プ ロ セ ス element の main origin で な あ る こ と を card be す る た め に, r プ ロ セ ス element の nuclear collapse 壊 heating rate に masato す る を line っ た Wanajo (2018). Neutral component fit GW170817 の 観 measuring に よ り レ ア ア ー ス が exist す る こ と は Ming ら か に さ れ た が, gold や ウ ラ ン な ど の heavy い r プ ロ セ ス element が つ く ら れ た card 拠 は must ら れ て い な い. GW170817 で の な main heat source は r プ ロ セ ス element で は な く ニ ッ ケ ル 66 (2.3) half life の よ う な 軽 い element で あ っ た possibility を し, heavy い r プ ロ セ ス element が つ く ら れ た こ と を Ming ら か に す る に は, future の 観 measuring で カ リ フ ォ ル ニ ウ ム 254 (61) half life の trillion hou を catch え る Youdaoplaceholder0 とが is effective である とを とを shows た.

项目成果

rプロセスと核分裂

r过程和核裂变

• 发表时间: 2018
• 作者: K. Imadera;J. Q. Li;Y. Kishimoto;和南城伸也
• 通讯作者: 和南城伸也

r-process 元素合成

r-过程核合成

• 发表时间: 2015
• 作者: 鈴木隆之;田中貴大;中曽根祐司;和南城伸也
• 通讯作者: 和南城伸也

r-process in the neutrino-processed ejecta of neutron star mergers

中子星合并中微子处理喷射物中的 r 过程

• 发表时间: 2014
• 作者: 鈴木隆之;田中貴大;中曽根祐司;和南城伸也;Shinya Wanajo;Shinya Wanajo;Shinya Wanajo;Shinya Wanajo
• 通讯作者: Shinya Wanajo

Nucleosynthesis of r-process elements in the ejecta from supernovae and neutron star mergers

超新星和中子星合并喷射物中 r 过程元素的核合成

• 发表时间: 2015
• 作者: Kenji Imadera;Yasuaki Kishimoto;Kevin Obrejan;Takuya Kobiki and Jiquan Li;Shinya Wanajo
• 通讯作者: Shinya Wanajo

Nucleosynthesis with multi-dimensional supernova models

多维超新星模型的核合成

• 发表时间: 2015
• 作者: Kenji Imadera;Yasuaki Kishimoto;Kevin Obrejan;Takuya Kobiki and Jiquan Li;Shinya Wanajo;Shinya Wanajo
• 通讯作者: Shinya Wanajo