2015 Fiscal Year Research-status Report
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
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26400237
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| Research Institution | Sophia University |
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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, 講師 (50531779)
石丸 友里 国際基督教大学, 教養学部, 准教授 (90397068)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 中性子星合体 / rプロセス / 重力波対応天体 / 銀河化学進化 / 原子核反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中性子星合体の数値シミュレーションとrプロセス元素合成計算、そして銀河化学進化の数値計算を行った。また、元素合成の結果を用いて、中性子星合体から予想される電磁波放射の計算を行った。
中性子星合体のシミュレーションについては、５通りの中性子星質量の組（1.25-1.45, 1.30-1.40, 1.33-1.37, 1.35-1.35; 数字は太陽質量を単位とした）および２つの高密度状態方程式 (SFHo, DD2) について行った。その結果、中性子星質量の組み合わせや状態方程式により、放出物質の質量や中性子過剰率が有意に異なることが明らかになった。また、合計10通りの中性子星合体モデルについて、rプロセス元素合成の計算に着手した（現在継続中）。
銀河の化学進化については、前年度までにすでに得られている中性子星合体と元素合成計算の結果を銀河モデルに適用し、宇宙初期（最初の数億年程度）におけるrプロセス元素（ユーロピウム、金、ウランなど）の銀河進化の数値計算を行った。その結果、銀河系の構造形成を考慮すると、観測されている銀河初期のrプロセス元素の存在は中性子星合体が起源であれば説明できることを明らかにした。
中性子星合体からの電磁波放射については、重力波対応天体の探索に向けた研究を行った。これまでに得られた元素合成の計算結果をもとに、核崩壊によるガンマ線および光赤外放射の数値計算を行った。その結果、現在および近い将来に打ち上げが予定されているX線・ガンマ線天文衛星を用いた場合、比較的近傍での中性子星合体からでないと検出は難しことが明らかになった。一方、光赤外放射については比較的遠方の中性子星合体からでも現在の大型望遠鏡による検出が可能であり、重力波望遠鏡で中性子星合体からの重力波が検出された場合、最も観測可能性の高い電磁波対応天体になりうることが明らかになった。
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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
現在のところ、ほぼ研究計画通り進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
米国の重力波望遠鏡LIGOによりブラックホール連星からの重力波が検出されたことにより、今後は特に、重力波対応天体からの電磁波放射予測に重点を置いた研究を進める。まず、現状の10通りの中性子星合体モデルについてのrプロセス元素合成計算を優先的に実行し、それをもとに、中性子星合体からの光赤外放射の計算を行う。その数値計算結果をデータベース化し、LIGO, Virgo, KAGRAなどの重力波望遠鏡で重力波が検出された際に、電磁波対応天体の探索に直ちに役立つように体制を整える。対応天体が発見された場合、光赤外観測の結果から、その合体現象に対応する中性子星の質量の組み合わせを特定し、また、高密度状態方程式の制限に役立てる。
そして、当初の計画に沿って、様々な質量のブラックホール・中性子星合体の数値シミュレーションを行い、それぞれのモデルについてrプロセス元素合成の計算を行う。銀河進化および電磁波対応天体の数値計算についても同様に行う。
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| Causes of Carryover |
次年度に複数の海外渡航のための旅費が必要になることが見込まれ、ハードディスク等一部の物品購入を保留にしたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度の助成金と合わせて、予定されている米国（6月）およびフランス（9月）への渡航旅費に充当する。
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Research Products
(10 results)
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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, 5pp
DOI
Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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