Ｒプロセス元素の起源の超新星爆発シミュレーションに基づく解明

• Project Area: Research on the Emergence of Hierarchical Structure of Matter by Bridging Particle, Nuclear and Astrophysics in Computational Science
• Project/Area Number: 23105705
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Science and Engineering
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (90110676)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2012: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2011: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 超新星 / 中性子星 / 元素合成 / ｒプロセス / ニュートリノ / rプロセス

Outline of Annual Research Achievements

rプロセス元素の起源の解明は、宇宙物理学における現在の最重要課題の一つとして位置づけられている。現在、超新星爆発の際のニュートリノ加熱物質流（ニュートリノ風）がrプロセス元素の起源の最有力候補と考えられている。しかしながら、これまでのニュートリノ風の研究では、rプロセスに必要な物理条件が実現されていなかった。本研究では、超新星および中性子星合体のニュートリノ風の半解析解および数値流体シミュレーションの結果に原子核反応ネットワーク計算を適用するという数値計算を遂行し、その結果を太陽系や金属欠乏星のrプロセス組成と比較することにより、rプロセス元素の起源を解明することを目標とした。
平成２4年度は、太陽の９倍の質量を持つ星が電子捕獲により重力崩壊するモデルを中心的に研究した。爆発に伴う光度曲線の計算により、かに星雲を作った1054年の超新星の観測記録を再現することができた。研究協力者の協力により、２次元の超新星爆発モデルの計算を実行することにより、中性子星の表面で対流による中性子過剰度の非一様性が１次元モデルより大きいことを示すことができた。その効果によりｒプロセス元素がより多く生成されることが示唆される。太陽系のｒプロセス元素の組成と比較すると、まだweak ｒプロセス元素の生成にとどまっている。しかしながら、３次元モデルでは、対流の効果がより大きく、strong rプロセス元素の生成も可能となる示唆を得ることができた。さらには、これまで起源の明らかでなかった48Ca が生成される可能性も明らかにした。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Binary Progenitor for the Type IIb Supernova 2011dh in M51 (2013)
  • Author(s): O. G. Benvenuto, M. C. Bersten, K. Nomoto
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 762 Issue: 2 Pages: 74-74
  • DOI: 10.1088/0004-637x/762/2/74
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional Explosion Geometry of Stripped-envelope Core-collapse Supernovae. I. Spectropolarimetric Observations (2012)
  • Author(s): Tanaka, M., Kawabata, K. S., Hattori, T., Mazzali, P. A., Aoki, K., Iye, M., Maeda, K., Nomoto, K., Pian, E., Sasaki, T., and Yamanaka, M.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 754 Issue: 1 Pages: 63-72
  • DOI: 10.1088/0004-637x/754/1/63
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The Type IIb Supernova 2011dh from a Supergiant Progenitor (2012)
  • Author(s): M. C. Bersten, O. G. Benvenuto, K. Nomoto, M. Ergon, G. Folatelli, J. Sollerman, S. Benetti, M. T. Botticella, M. Fraser, R. Kotak, K. Maeda, P. Ochner, L. Tomasella
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 757 Issue: 1 Pages: 31-40
  • DOI: 10.1088/0004-637x/757/1/31
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Gamma-Ray Bursts and Magnetar-forming Supernovae (2011)
  • Author(s): Nomoto, K., Maeda, K., Tanaka, M.
  • Journal Title: Astrophysics and Space Science Volume: 336 Issue: 1 Pages: 129-137
  • DOI: 10.1007/s10509-011-0658-1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Optical studies of SN 2009jf : a Type Ib supernova with an extremely slow decline and aspherical signature (2011)
  • Author(s): Sahu, D.K., Anupama, G.C., Nomoto, K.
  • Journal Title: Monthly Notices of Royal Astronomical Society Volume: 413 Pages: 2583-2594
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chemical Enrichment in the Carbon-enhanced Damped Ly-alpha System by Population III Supernovae (2011)
  • Author(s): Kobayashi, C., Tominaga, N., Nomoto, K.
  • Journal Title: Astrophysical Journal Volume: 730 Issue: 2 Pages: L14-L14
  • DOI: 10.1088/2041-8205/730/2/l14
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Recent Developments in Supernova Models (2013)
  • Author(s): K. Nomoto
  • Organizer: IAU Symposium 296
  • Place of Presentation: Raichak, India
  • Year and Date: 2013-01-07
  • Invited
• [Presentation] Final fates of massive stars (2012)
  • Author(s): K.Nomoto
  • Organizer: IAU Symposium 179
  • Place of Presentation: 日光(招待講演)
  • Year and Date: 2012-03-12