キロノバ星雲期における放射の理論研究

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K14513
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分16010:天文学関連
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 仏坂 健太 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50867033)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 重力波天文学

研究成果の概要

中性子星合体に伴い放出されるエジェクタが光学的に薄くなった以降の、キロノバ星雲期に関する理論研究を実施した。キロノバ星雲期では原子のイオン化度やイオンのエネルギー準位の分布などが熱平衡から外れ、ベータ崩壊によって生成される非熱的電子によるイオン化と加熱が再結合と原子冷却の釣り合いによって決定される。重元素の中でもネオジムに注目し、必要となる原子データを原子構造コードを用いて計算し、イオン化と準位を求め、キロノバ星雲期の性質を明らかにした。また重元素の禁制線を原子実験データに基づき作成し、観測スペクトルにテルルなどの重元素の輝線が見られることを示した。

自由記述の分野

宇宙物理学

研究成果の学術的意義や社会的意義

2017年の中性子星合体からの重力波と電磁波の同時検出以降、中性子星合体が宇宙に存在する重元素の起源である可能性が高まっている。しかし、中性子星合体のエジェクタの物理状況がよくわかっていないことや、必要となる原子データの不足であることから、観測されたスペクトルから分光学的に元素を同定することは容易ではない。本研究課題では、これらの課題に取り組み、合体後10日以降に見られる輝線からテルルなどの重元素の特定に成功した。この成果は、重元素の起源を明らかにする上で、重要な意義がある。