初期世代・超金属欠乏星の重元素分布再現から迫るガンマ線バーストの起源

• Project/Area Number: 10J07342
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Astronomy
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 泉谷 夏子 東京大学, 大学院・理学系研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2010 – 2012
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000); Fiscal Year 2012: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2011: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000); Fiscal Year 2010: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
• Keywords: 超新星 / 元素合成 / ニュートリノ / 金属欠乏星 / ガンマ線バースト / 原了核反応

Research Abstract

超金属欠乏星は初期世代の数発の超新星により形成されたと考えられ、その起源を知る事は、イコール初期世代星爆発メカニズムを知る事につながる。現在、大きな論点として、初期世代星は超新星として死ぬのか、極超新星として死ぬのか、ということがある。亜鉛、コバルトの再現から考えれば、初期世代星は極超新星として爆発するという説が有力である。しかし、全ての元素値が極超新星モデルで再現できるわけではない。本研究は超新星、極超新星イールドと超金属欠乏星の元素分布観測との比較から、初期世代星が超新星であったのか、極超新星であったのかに結論をつけることを目的としていた。本年度は、前年度までに準備を終えた元素合成コードと流体力学プロファイルを用い、13-50太陽質量の超新星、極超新星モデルのイールド計算を行った。さらに、超新星ニュートリノは超新星の流体力学にだけでなく、超新星で燃やされてできた原子核に衝突することで、新たな原子核を作り出す。前年度までに整備した最新のニュートリノ反応率を用い、本年度は、標準的なニュートリノエネルギー量を仮定した超新星イールドの計算も行った。これらのイールドと観測値との比較から、各元素についてどちらのモデルがより観測値に合致するかを議論した。
また、さらにもう一つの論点として、原子核反応率による不定性が考えられる。今年度は異なる反応率のセットを適用して同様の計算を行い、反応率の違いによって、特に鉄族の元素にどのくらい影響が出得るかを議論した。さらに、今回どのようなモデルでも再現できなかったポタシウムについて、未だサーベイされていない領域にまで至る広範囲のパラメータサーチを行い、高密度陽子過剰な領域でのみ観測に見られるポタシウムと鉄の比を再現できることを明らかとした。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

前年度までに開発・テスト計算したコードを用いて、当初計画していた、様々な質量、金属量、爆発エネルギーの超新星モデルについてニュートリノの寄与を含めた超新星イールドを完成させ、初期世代の超新星についてこれまでに得られていない示唆を与えることができたため。

Strategy for Future Research Activity

今後は異なる反応率によるイールドの違いをシステマティックに調べて行く必要がある。重要な反応率を絞り込んでいく順序が重要になると考えられる。

Research Products

• [Journal Article] Recipe for Potassium (2012)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Journal Title: AIP Conference Proceedings : The 11th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of the Galaxies Volume: 1484 Pages: 387-389
  • DOI: 10.1063/1.4763429
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Supernova Nucleosynthesis with Neutrino Processes : Dependence of Fluorine abundance on Stellar Mass, Explosion Energy and Metallicity (2012)
  • Author(s): 泉谷夏子、梅田秀之、吉田敬
  • Journal Title: Proceedings of IAU Symposium : Death of Massive Stars Volume: 279 Issue: S279 Pages: 339-340
  • DOI: 10.1017/s1743921312013245
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Recipe for Potassium (2012)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Journal Title: AIP conference Proceedings : The 11th International Symposium on Origin of Matter and Evolution of the Galaxies
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Evolution of Fluorine in the Galaxy with the nu-process (2011)
  • Author(s): 小林千晶、泉谷夏子、Karakas, A.I.、吉田敬、Yong, D.、梅田秀之
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 739 Pages: 57-60
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Nucleosynthesis in High-Entropy Hot-Bubbles of SNe and Abundance Patterns of Extremely Metal-Poor Stars (2010)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Journal Title: The Astrophysical Journal Letters Volume: 720 Pages: 1-4
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Supernova Nuclesoynthesis as a tool for extrading information about the explosion energy, the total neurtino energy, and the progenitor mass (2012)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: Death of Massive Stars : Supernova and Gamma-Ray Bursts
  • Place of Presentation: 日光千姫物語(栃木県)
• [Presentation] 超新星元素合成 (2011)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: 素核宇融合による計算基礎物理学の進展
  • Place of Presentation: 合歓の郷(三重県)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-12-04
• [Presentation] 超新星元素合成におけるニュートリノ反応とフッ素の銀河化学進化 (2011)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島県)
  • Year and Date: 2011-09-21
• [Presentation] 超新星ニュートリノ元素合成と重力崩壊の超新星元素分布への影響 (2011)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学(鹿児島県)
  • Year and Date: 2011-09-20
• [Presentation] Nucleosynthesis in High-Entropy Hot-Bubbles of SNe and Abundance Patterns of Extremely Metal-Poor Stars (2011)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: CPS 7^<th> International School of Planetary Sciences Theory of Stellar Evolution and Its Applications
  • Place of Presentation: 須磨(兵庫県)シーパル須磨
  • Year and Date: 2011-01-12
• [Presentation] Nucleosynhesis of High-Entropy Hot-Bubbles of Sne and Abundanace Patterns of Extremely Metal-Poor Stars (2011)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: Supernova and Their Host Galaxies
  • Place of Presentation: Sidney (Australia)
• [Presentation] 超金属欠乏星のZn, Co組成を再現する超新星モデル (2010)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: 日本天文学会秋季年会
  • Place of Presentation: 金沢市(石川県)金沢大学
  • Year and Date: 2010-09-22
• [Presentation] Nucleosynthesis in High-Entropy Hot-Bubbles of SNe and Abundance Patterns of Extremely Metal-Poor Stars (2010)
  • Author(s): 泉谷夏子
  • Organizer: From Quarks to Supernovae
  • Place of Presentation: 熱川(静岡県)熱川ハイツ