宇宙黎明期の恒星の研究と宇宙開闢史の解明

2008 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18104003
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 藤本 正行 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (00111708)
• 研究分担者: 野本 憲一 東京大学, 数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (90110676) ; 小笹 隆司 北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (90263368) ; 青木 和光 北海道大学, 国立天文台・光赤外線部, 助教 (20321581)
• キーワード: 恒星進化 / 超新星爆発 / 核種合成 / 星間塵形成 / 星形成 / 銀河形成 / 第一世代の恒星 / 超金属欠乏星

研究概要

本研究の3年目に当たり、宇宙黎明期の恒星の進化と核種合成の特性の研究を理論、観測の両面からさらに進展させるとともに、その成果を踏まえて、宇宙開闢史の解明についても、理論的な研究も具体化し、初期的な成果を得ることができた。
理論面では、超金属欠乏下での中低質量星での中性子捕獲反応による核種合成について、その全体像を明らかにした。また、超新星爆発時におけるダスト形成について、Ib型超新星SN2006jcの観測との比較研究によって、形成されるダスト量の評価などで前進を見た。これまでの超新星爆発の核種合成の成果とあわせて、銀河系ハローで観測される超金属欠乏星、とりわけ、最も金属量の少ない極金属欠乏星を含む炭素過多の恒星の起源について、連星系での進化や銀河形成過程を考慮して統一的に議論する枠組みを基礎が完成した。
これを踏まえて、宇宙開闢史の研究では、ACDM宇宙論と整合的な階層的な構造形成理論に基づくmerging treeコードを作成し、銀河系ハロ山の星形成と元素合成・化学進化の研究に着手し、極金属欠乏星とその他の超金属欠乏星の出自の違いを議論した。また、宇宙の初代星について、質量の降着による形成過程を研究、中間質量ブラックホールの形成や、初代星のfeedbackによるII型超新星爆発に至る種族III星の形成を明らかにした。
観測面では、昨年度採択された2年間のすばる望遠鏡によるインテンシブプログラムの1年目の観測を実施し、スローン・デジタルスカイサーベイのフォローアップによって、約150天体の超金属欠乏星の観測に成功した。また、作成した金属欠乏星データベースをオンラインで公開した(2008年6月24日)。国内外からの多数の利用があり、また、これ使って、銀河系ハローの超金属欠乏星の特性とその期限についての統計的な解析を進めた。

研究成果

• [雑誌論文] Dust in Supernova ; Formation and Evolution (2009)
  • 著者名/発表者名: Kozasa, T.
  • 雑誌名: Cosmic Dust-Near & Far, ASP Conf. Series (In Press)
• [雑誌論文] Spitzer Spectral Mapping of Supernova Remnant Cassiopeia A (2009)
  • 著者名/発表者名: Smith, J : D. T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 693 ページ: 713-721
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of Newly Formed Dust by SN 2006JC Based on Near-to Mid-Infrared Observation With AKARI (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakon, I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 692 ページ: 546-555
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dust Formation Observed in Young Supernova Remnants with Spitzer (2009)
  • 著者名/発表者名: Rho, J
  • 雑誌名: Cosmic Dust-Near & Far, ASP Conf. Series (In Press)
• [雑誌論文] Origin and Nature of Dust in the Early Universe (2009)
  • 著者名/発表者名: Nozawa, T.
  • 雑誌名: Cosmic Dust-Near & Far, ASP Conf. Series (In Press)
• [雑誌論文] Nucleosynthesis in Electron Capture Supernovae of Asy mptotic Giant Branch Stars (2009)
  • 著者名/発表者名: Wanajo, S.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 695 ページ: 208-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optical photometry and spectroscopy of the Type Ibn supernova SN 2006jc until the onset of dust formation (2009)
  • 著者名/発表者名: Anupama, G. C.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 392 ページ: 894-903
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of Newly Formed Dust by SN 2006JC Based on Near-to Mid-Infrared Observation With AKARI (2009)
  • 著者名/発表者名: Sakon, I.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 692 ページ: 546-555
  • 査読あり
• [雑誌論文] Type Ib Supernova 2008D Associated With the Luminous X-Ray Transient 080109: An Energetic Explosion of a Massive Helium Star (2009)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 692 ページ: 1131-1142
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nucleosynthesis in Electron Capture Supernovae of Asymptotic Giant Branch Stars (2009)
  • 著者名/発表者名: Wanajo, S.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 695 ページ: 208-220
  • 査読あり
• [雑誌論文] The broad line type Ic supernova SN 2007ru : Adding to the diversity of type Ic supernovae (2009)
  • 著者名/発表者名: Sahu, D. K.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal (In Press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Extremely Luminous Supernova 2006gy at Late Phase : Detection of Optical Emission from Supernova (2009)
  • 著者名/発表者名: Kawabata, K. S.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal (In Press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of Very Massive Population III Stars with Mass Accretion from Pre-Main Sequence to Collapse (2009)
  • 著者名/発表者名: Ohkubo, T.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal (In Press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early-Age Evolution of the Milky Way Related by Extremely Metal-Poor Stars (2009)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Yutaka
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 694 ページ: 1577-1594
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hierarchical Formation of the Galactic Halo and the Origin of Hyper Metal-Poor Stars (2009)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Yutaka
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letters (In Press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon-Enhanced Metal-Poor Stars. III. Main-Sequence Turnoff Stars from the SDSS SEGUE Sample (2008)
  • 著者名/発表者名: Aoki, Wako
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 678 ページ: 1351-1371
  • 査読あり
• [雑誌論文] HE 1327-2326, an Unevolved, Star with [Fe / H]<-5.0. II. New 3D-1D Corrected Abundances from a Very Large Telescope UVES Spectrum (2008)
  • 著者名/発表者名: Frebel, Anna
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 684 ページ: 588-602
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Segue Stellar Parameter Pipeline. III. Comparison With High-Resolution Spectroscopy of Sdss / segue Field Stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Allende Prieto
  • 雑誌名: The Astronomical Journal 136 ページ: 2070-2082
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lithium Abundances in Extremely Metal-Poor Turn-Off Stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Aoki, W.
  • 雑誌名: proceedings of Origin of Matter and Evolution of Galaxies 2007 1016 ページ: 37-42
• [雑誌論文] The Peculiar Type Ib Supernova 2006jc : A WCO Wolf-Rayet Star Explosion (2008)
  • 著者名/発表者名: Tominaga, N.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 687 ページ: 1208-1219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early Formation of Dust in the Ejecta of Type Ib SN 2006jc and Temperature and Mass of the Dust (2008)
  • 著者名/発表者名: Nozawa, T.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 684 ページ: 1343-1350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evolution of newly formed dust in Population III supernova remnants and its impact on the elemental composition of Population 11.5 stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Nozawa, T.
  • 雑誌名: Low-Metallicity Star Formation : From the First Stars to Dwarf Galaxies, IAUSymp., 255 ページ: 254-259
• [雑誌論文] Evolution of Dust in Primordial Supernova Remnants and Its Influence on the Elemental Composition of Hyper-Metal-Poor Stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Nozawa, T.
  • 雑誌名: ORIGIN OF MATTER AND EVOLUTIONOF GALAXIES, AIP Conf. Proc. 1016 ページ: 55-60
• [雑誌論文] The r-Process in Supersonic Neutrino-driven Winds : The Role of the Wind Termination Shock (2008)
  • 著者名/発表者名: Kuroda, T.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 672 ページ: 1068-1078
  • 査読あり
• [雑誌論文] nu-Process Nucleosynthesis in Population III Core-Collapse Supernovae (2008)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, T.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 672 ページ: 1043-1053
  • 査読あり
• [雑誌論文] How Much 56Ni Can Be Produced in Core-Collapse Supernovae? Evolution and Explosions of 30-100 Msolar Stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Umeda, H.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 673 ページ: 1014-1078
  • 査読あり
• [雑誌論文] The broad-lined Type Ic supernova 2003jd (2008)
  • 著者名/発表者名: Valenti, S.
  • 雑誌名: Monthly Notices of the Royal Astronomical Society 383 ページ: 1485-1500
  • 査読あり
• [雑誌論文] Asphericity in Supernova Explosions from Late-Time Spectroscopy (2008)
  • 著者名/発表者名: Maeda, K.
  • 雑誌名: Science 319 ページ: 1220-1222
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chemical Abundances of the Secondary Star in the Black Hole X-Ray Binary XTE J1118+480 (2008)
  • 著者名/発表者名: Hernandez, J. I. G.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 679 ページ: 1185-1187
  • 査読あり
• [雑誌論文] he Metamorphosis of Supernova SN 2008D / XRF 080109: A Link Between Supernovae and GRBs / Hypernovae (2008)
  • 著者名/発表者名: Mazzali, P. A.
  • 雑誌名: Science 321 ページ: 1185-1187
  • 査読あり
• [雑誌論文] Early Formation of Dust in the Ejecta of Type Ib SN 2006jc and Temperature and Mass of the Dust (2008)
  • 著者名/発表者名: Nozawa, T.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 684 ページ: 1343-1350
  • 査読あり
• [雑誌論文] Empirical Abundance Scaling Laws and Implications for the Gamma Process in Core-Collapse Supernovae (2008)
  • 著者名/発表者名: Hayakawa, T.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 685 ページ: 1089-1102
  • 査読あり
• [雑誌論文] GALEX Spectroscopy of SN 2005ay Suggests Ultraviolet Spectral Uniformity among Type II-P Supernovae (2008)
  • 著者名/発表者名: Gal-Yam, A.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 685 ページ: L117-L120
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Peculiar Type Ib Supernova 2006jc : A WCO Wolf-Rayet Star Explosion (2008)
  • 著者名/発表者名: Tominaga, N.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 687 ページ: 1208-1219
  • 査読あり
• [雑誌論文] Injection of Short-Lived Radionuclides into the Early Solar System from a Faint Supernova with Mixing Fallback (2008)
  • 著者名/発表者名: Takigawa, A.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 688 ページ: 1191-1198
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tycho Brahe's 1572 supeinova as a standard typeIa as revealed by its light-echo spectrum (2008)
  • 著者名/発表者名: Krause, O.
  • 雑誌名: Nature 456 ページ: 617-619
  • 査読あり
• [雑誌論文] Tidal Interactions of Red Giants with Environment Stars in Globular Clusters (2008)
  • 著者名/発表者名: Yamada, Shimako
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 678 ページ: 922-938
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Stellar Abundances for Galactic Archeology (SAGA) Database-Compilation of the Characteristics of Known Extremely Metal-Poor Stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Suda, Takuma
  • 雑誌名: Publications of The Astronomical Society of Japan 60 ページ: 1159-1171
  • 査読あり
• [雑誌論文] Understanding the Characteristics of EMP Stars as Probes for the Early Universe : Stellar Evolution of Low-and Intermediate-Mass EMP Stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Suda, Takuma
  • 雑誌名: First Stars II Conference, AIP Conference Proceedings 990 ページ: 276-280
• [雑誌論文] The IMF of Extremely Metal-Poor Stars as Constrained by Data from the Milky Way (2008)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Yutaka
  • 雑誌名: FIRST STARS III, AIP Conference Proceedings 990 ページ: 462-466
• [雑誌論文] The Nucleosynthetic Signatures of the First Star Survivors Among Hyper Metal-Poor Stars with [Fe/H]<-4.5 (2008)
  • 著者名/発表者名: Suda, T.
  • 雑誌名: ORIGIN OF MATTER AND EVOLUTIONOF GALAXIES, AIP Conf. Proc. 1016 ページ: 43-48
• [雑誌論文] Near-Field Cosmology with Binary (2008)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Yutaka
  • 雑誌名: ORIGIN OF MATTER AND EVOLUTIONOF GALAXIES, AIP Conf. Proc. 1016 ページ: 77-82
• [雑誌論文] Interpretation of Extremely Metal-Poor Stars as Candidates of First Generation Stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Yutaka
  • 雑誌名: ORIGIN OF MATTER AND EVOLUTIONOF GALAXIES, AIP Conf. Proc. 1016 ページ: 421-423
• [雑誌論文] Galactic archeology with extremely metal-poor stars (2008)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Yutaka
  • 雑誌名: Low-Metallicity Star Formation, From the First Stars to Dwarf Galaxies, Proceedings of the International Astronomical Union, IAU Symposium 255 ページ: 330-335