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
| Project/Area Number |
26400237
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Research Field |
Astronomy
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| Research Institution | Sophia University (2015-2018)
The Institute of Physical and Chemical Research (2014) |
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Principal Investigator |
和南城 伸也 上智大学, 理工学部, 准教授 (30327879)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
関口 雄一郎 東邦大学, 理学部, 准教授 (50531779)
石丸 友里 国際基督教大学, 教養学部, 上級准教授 (90397068)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Discontinued (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2018: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2017: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2016: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2015: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 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 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
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Report
(5 results)
Research Products
(62 results)
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[Journal Article] Mass measurements of neutron-deficient Y, Zr, and Nb isotopes and their impact on rp and νp nucleosynthesis processes2018
Author(s)
Y.M. Xing, K.A. Li, Y.H. Zhang, X.H. Zhou, M. Wang, Yu.A. Litvinov, K. Blaum, S. Wanajo, S. Kubono, G. Martinez-Pinedo, et al.
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Journal Title
Phys. Lett. B
Volume: 781
Pages: 358-363
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Chemical analysis of very metal-poor turn-off stars from SDSS-DR122018
Author(s)
Francois, P., Caffau, E., Wanajo, S., Aguado, D., Spite, M., Aoki, M., Aoki, W., Bonifacio, P., Gallagher, A. J., Salvadori, S., Spite, F.
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Journal Title
Astronomy & Astrophysics
Volume: 619
Pages: A10-A10
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Properties of Kilonovae from Dynamical and Post-Merger Ejecta of Neutron Star Mergers2018
Author(s)
Tanaka, M., Kato, D., Gaigalas, G., Rynkun, P., Radziute, L., Wanajo, S., Sekiguchi, Y., Nakamura, N., Tanuma, H., Murakami, I., Sakaue, H. A.
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Journal Title
The Astrophysical Journal
Volume: 852
Issue: 2
Pages: 109-109
DOI
NAID
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Simulations of Electron Capture and Low-Mass Iron Core Supernovae2017
Author(s)
Mueller, B., Wanajo, S., Janka, H.-Th., Heger, A., Gay, D., Sim, S. A.
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Journal Title
Memorie della Societa Astronomica Italiana
Volume: 88
Pages: 288-293
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Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Radioactive decay products in neutron star merger ejecta: heating efficiency and γ-ray emission2016
Author(s)
Hotokezaka, K., Wanajo, S., Tanaka, M., Bamba, A., Terada, Y., Piran, T.
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Journal Title
Monthly Notices of the Royal Astronomical Society
Volume: 459
Issue: 1
Pages: 35-43
DOI
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Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] HST/STIS abundances in the uranium rich metal poor star CS 31082-001: Constraints on the r-Process2016
Author(s)
Siqueira-Mello, C.; Spite, M.; Barbuy, B.; Spite, F.; Caffau, E.; Hill, V.; Wanajo, S.; Primas, F.; Plez, B.; Cayrel, R.; Andersen, J.; Nordstroem, B.; Sneden, C.; Beers, T. C.; Bonifacio, P.; Francois, P.; Molaro, P.
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 665
Pages: 012056-012056
DOI
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Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Universality of the r-process2015
Author(s)
Shinya Wanajo
Organizer
12th Russbach School on Nuclear Astrophysics
Place of Presentation
Hotel Gasthof Auswinkl, Russbach, Austria
Year and Date
2015-03-08 – 2015-03-14
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Invited
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[Presentation] origin of the r-process nuclei2014
Author(s)
Shinya Wanajo
Organizer
Advances and perspectives in computational nuclear physics
Place of Presentation
Hilton Waikoloa Village, Hawaii, USA
Year and Date
2014-10-05 – 2014-10-07
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Invited
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[Presentation] 中性子星合体のrプロセス2014
Author(s)
和南城伸也
Organizer
「宇宙核物理実験の現状と将来」研究会
Place of Presentation
大阪大学核物理研究センター（大阪府茨木市）
Year and Date
2014-08-07 – 2014-08-08
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Invited
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