2021 Fiscal Year Annual Research Report
星と隕石の組成解読を基軸としたr過程元素の起源・進化の解明
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18H01258
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| Research Institution | National Astronomical Observatory of Japan |
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Principal Investigator |
辻本 拓司 国立天文台, JASMINEプロジェクト, 助教 (10270456)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横山 哲也 東京工業大学, 理学院, 教授 (00467028)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | r過程元素 / 中性子星合体 / 重力崩壊型超新星 / ブラックホール / 隕石同位体分析 / 矮小銀河 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
星の化学組成解読及び銀河化学進化考察によるr過程元素解明について、代表者辻本は以下の2つの業績を単著論文として残した。(1). 太陽と化学的物理的特徴が類似した太陽双子星の組成解読の分析結果を化学進化の理論モデルと融合させることから、r過程元素起源天体の同定に成功した。これは太陽双子星の年齢からその星が生まれた場所を同定でき、かつその場所での化学進化を理論的に予測することができるという独自の発想から生まれた手法に基づいたもので、これよりr過程元素の起源天体はこの宇宙に2種類、つまり長寿命の中性子星合体と短寿命の超新星爆発、が存在しなくてはいけないことを明らかにした。また、両者によるr過程元素への貢献度はほぼ同程度であることも突き止め、超新星のr過程への重要性を強調した。(2). 銀河系の異なる銀河構造成分（ディスク、バルジ）における化学進化計算を遂行することから、星形成環境に依存した超新星頻度とブラックホール形成頻度の評価を行い、この得られた知見に基づき、グローバルな宇宙化学進化、宇宙星形成史の計算へと駒を進め、宇宙全体における超新星及びブラックホール形成両者の頻度史を解明した。これより、過去ほどr過程元素合成が効率良く行われていたこと、さらに、中性子星ーブラックホール連星からのr過程元素放出がこれまでの推定より重要な役割を持つことを明らかにした。
また、分担者横山氏は隕石のTiおよびCr同位体比の測定結果を地球試料と比較することから、炭素質コンドライトが中性子過剰の環境で形成される50Tiおよび54Crに富むということを解明した。さらに、探査機はやぶさ2が地球に持ち帰った小惑星リュウグウの初期分析を実施し、リュウグウは地球物質に比べ50Ti, 54Cr, 66Znに富む同位体異常を持つことを明らかにし、太陽系形成物質が中性子過剰環境下で形成されたことを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題に直接関連する論文として、筆頭著者の論文2本(Tsujimoto 2021, ApJ Letters; Tsujimoto 2022, MNRAS)の掲載を実現したという実績から、順調に進展している という判断が妥当と思われる。なかでも、Tsujimoto (2021)は、American Astronomical Society (AAS)からハイライト論文の一つに選出されるなど(AAS Nova, 11 Feb. 2022付け)、高い評価を受けている。また、辻本はNHK番組「コズミックフロント」への出演（2023年4月20日放映）を通して、社会に幅広く研究内容の発信を実現している。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究で得られたr過程元素の起源天体（中性子星合体と強磁場超新星などの重力崩壊型超新星）の同定およびその頻度比率は、銀河系へ適応された理論化学進化モデルから導出されたものであるが、他の銀河（近傍矮小銀河）へ理論考察を拡大することから、得られた結果の検証と予測精度の向上が実現できるという着想を得たため、次年度に当該研究を推進予定である。特に、中性子星合体と重力崩壊型超新星のr過程元素への寄与を時間の関数として得ることを目指し、これにより太陽系誕生期についての情報を得られることから、隕石組成分析へ貴重な知見をもたらすものと期待している。
また、分担者である横山氏は表面電離型質量分析計を用いた隕石の超高精度同位体分析を続行する。特に、リュウグウが50Ti, 54Cr, 66Znに富む同位体異常を持つ一方で54Feには異常が見られないことについて、中性子過剰核を生成する超新星に着目し、その原因を星の元素合成の観点から解き明かす。
このような推進方策を基盤とし、星と隕石の両者からの組成解読を引き続き実行していくことからr過程元素起源全貌に関する描像を完成させる。
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[Journal Article] Highly Sensitive, Non-cryogenic NIR High-resolution Spectrograph, WINERED2022
Author(s)
Ikeda Yuji、Kondo Sohei、Otsubo Shogo、Hamano Satoshi、Yasui Chikako、Matsunaga Noriyuki、Sameshima Hiroaki、Yoshikawa Tomohiro、Fukue Kei、Nakanishi Kenshi、Kawanishi Takafumi、Watase Ayaka、Nakaoka Tetsuya、Arai Akira、Kinoshita Masaomi、Kitano Ayaka、Nakamura Kazuki、、Tsujimoto Takuji
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Journal Title
Publications of the Astronomical Society of the Pacific
Volume: 134
Pages: 015004～015004
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Samarium and neodymium isotopic compositions of C-type asteroid (162173) Ryugu2022
Author(s)
Torrano, Z. A., Jordan, M. K., Mock, T. D., Carlson, R. W., Yokoyama, T., Gautam, I., et al.
Organizer
Lunar and Planetary Science Conference
Int'l Joint Research
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