大質量星における40Kと中質量元素の元素合成：後期進化の対流混合による影響
Publicly Offered Research
| Project Area | Unraveling the History of the Universe and Matter Evolution with Underground Physics |
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| Project/Area Number |
20H05249
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Science and Engineering
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| Research Institution | Kyoto University (2021)
The University of Tokyo (2020) |
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Principal Investigator |
吉田 敬 京都大学, 基礎物理学研究所, 特定研究員 (80374891)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
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| Keywords | 元素合成 / 大質量星 / 超新星 / 40K / 中質量元素 |
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| Outline of Research at the Start |
40Kは地球内部の放射化熱の主要な熱源のひとつで、ベータ崩壊時に放出されるニュートリノは将来KamLANDなどにより地球ニュートリノとして検出されることが期待されている。この40Kは他の中質量元素と同様に主に超新星爆発で生成される。本研究では大質量星の進化と超新星爆発における元素合成で生成される40Kを含めた中質量元素の合成過程と生成量について調べる。その中で、大質量星の質量や初期金属量に対する依存性とともに後期進化における対流混合による影響を系統的に調べる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
我々は初期金属量が0の初代大質量星とその超新星について、星の後期進化における対流層境界での物質混合に影響するovershootの効果に対する中質量元素の生成量の依存性を調べた。ここでは初期質量が太陽の8,9,10,12,15,17,20,22,25倍の星について対流境界での拡散混合の指標となるovershoot parameterの値をfov=0, 0.002, 0.005, 0.01, 0.03として重力崩壊までの進化の計算をした。そして、その後の超新星における元素合成も計算した。20倍以上の星については通常の超新星の10倍の爆発エネルギーを持つ極超新星を仮定した。その結果、対流境界での混合の効果が強い場合に中質量元素が多く生成されることがわかった。次に我々はこの計算結果を初代星が進化した超新星から放出された物質の痕跡を持つ超金属欠乏星の組成分布、特にK存在度と比較し、後期進化における対流境界での物質混合の効果を検証した。その結果、fov=0.01ではKを含む中質量元素の存在度をよく再現することがわかった。一方、fov=0.03では中質量元素が観測値よりも過剰となり、観測結果を再現する対流混合の効果にある範囲があることがわかった。
我々はまた、高速回転星の最終進化における3次元シミュレーション、超新星残骸におけるCr,Mn,Fe組成のX線観測とニュートリノ元素合成、コンパクト星連星合体の起源となる大質量星連星の種族進化などに関する共同研究を行なった。高速回転星のシミュレーションでは酸素/ケイ素層で大規模で高速な乱流を確認し、対流層での比角運動量分布が従来の球対称計算とは異なる分布になることが得られた。超新星残骸の共同研究では、Cr,Mn,Fe組成比のX線観測と超新星元素合成の計算から、超新星最深部でニュートリノ反応による陽子過剰環境が生じることを世界で初めて確認した。
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| Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(20 results)
