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2020 年度 実施状況報告書

太陽系に寄与した超新星爆発のメカニズムと太陽系重元素の起源に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 20K14535
研究機関国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構

研究代表者

深井 稜汰  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 宇宙航空プロジェクト研究員 (10848469)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワード超新星爆発 / 元素合成 / 隕石
研究実績の概要

太陽系の物質を構成する元素の起源を明らかにすることは、惑星や生命の起源・進化に直結する普遍的かつ最重要なテーマである。太陽系に存在するほとんど全ての元素は、太陽系が誕生する以前の宇宙環境で合成されている。中でも鉄より質量数の大きい重元素は、中性子捕獲反応という元素合成過程でできたことがわかっている。しかし、太陽系への輸送過程については不明な点が多い。本研究では、隕石に含まれる「プレソーラー粒子」の分析を通して、太陽系の重元素の起源を明らかにすることを目的とする。

当該年度では、理論的側面・実験的側面の両者から、段階的目標を達成した。はじめに、プレソーラー粒子が初期太陽系に輸送された時、原始惑星系円盤にどのような同位体不均質性を与えるか、シミュレーションによって解を求めた。結果として、サイズの小さいプレソーラー粒子が注入された時ほど、太陽系の同位体不均質性が維持されやすいことが明らかになった。本研究から、太陽系の重元素を輸送した粒子の条件を制約することが出来た。本研究の成果は、国際誌The Astrophysical Journalから出版された(Fukai and Arakawa, 2021)。

一方で、プレソーラー粒子の元素存在度測定のために、10種類ほどの標準試料を購入し、調整・秤量・質量分析計における感度の確認を行なった。この準備によって、硫黄以降の質量数のほとんどの元素(希ガス・ハロゲンを除く)が測定可能になった。更に、試験的に抽出したプレソーラー粒子に対して、顕微鏡観察等の基礎実験を行い、その過程を確立した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

2020年度は、新型コロナウイルスによる影響で、大学で実施する実験に十分な時間を割くことが出来なかった。そのため、実験的準備に関してはやや遅れている。一方で、理論的研究に十分な時間を割くことが出来たため、当初予定していたよりも早く論文出版に至った。

今後の研究の推進方策

2021年度も新型コロナウイルスによる影響は大きいと予想される。大学への出張回数が減少すると予測されるため、実験計画を綿密に行い、短時間で効率的にデータが得られるよう工夫する。

具体的な実験として、隕石試料の破砕・酸分解・プレソーラー粒子の抽出に加え、顕微鏡観察等の非破壊分析を行う。特に顕微鏡観察の結果について、論文成果の発表を目指し研究を進める。

次年度使用額が生じた理由

残額は少額のため、翌年度分の計画に影響を与えない。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Assessment of Cr Isotopic Heterogeneities of Volatile-rich Asteroids Based on Multiple Planet Formation Models2021

    • 著者名/発表者名
      Fukai Ryota、Arakawa Sota
    • 雑誌名

      The Astrophysical Journal

      巻: 908 ページ: 64~64

    • DOI

      10.3847/1538-4357/abd2b9

    • 査読あり
  • [学会発表] The evolutional model of chromium isotopic heterogeneities in the protoplanetary disk2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Fukai, Sota Arakawa
    • 学会等名
      52nd Lunar and Planetary Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Constraints of the origin of Phobos using major elements data obtained by MMX MEGANE2021

    • 著者名/発表者名
      Kaori Hirata, Tomohiro Usui, ... inc. Ryota Fukai
    • 学会等名
      52nd Lunar and Planetary Science Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Recovery of C-type asteroid Ryugu samples returned by HAYABUSA22021

    • 著者名/発表者名
      Toru Yada, Masanao Abe, ... inc. Ryota Fukai
    • 学会等名
      52nd Lunar and Planetary Science Conference
  • [学会発表] Assessments of the effects by mass-dependent fractionation for 142Nd compositions in Archean rocks2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Fukai, Hisashi Asanuma, Tsuyoshi Komiya, Tetsuya Yokoyama, Takafumi Hirata
    • 学会等名
      Goldschmidt virtual
    • 国際学会
  • [学会発表] Origin and evolution of distinct isotopic variabilities for Sr, Mo, and Nd within CC and NC reservoirs2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Yokoyama, Ryota Fukai, Yuichiro Nagai, Takafumi Hirata
    • 学会等名
      Goldschmidt virtual
    • 国際学会
  • [学会発表] Formation region of volatile-rich asteroids inferred from nucleosynthetic isotope variations in carbonaceous chondrites2020

    • 著者名/発表者名
      Ryota Fukai, Sota Arakawa
    • 学会等名
      JpGU-AGU virtual
  • [学会発表] Origin and evolution of distinct isotopic variabilities for Sr, Mo, and Nd within inner and outer solar system2020

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Yokoyama, Ryota Fukai, Yuichiro Nagai, Takafumi Hirata
    • 学会等名
      JpGU-AGU virtual
  • [学会発表] 原始太陽系星雲の核合成起源同位体不均質:ダスト粒子の移流・拡散・落下の影響について2020

    • 著者名/発表者名
      荒川創太, 深井稜汰
    • 学会等名
      新学術領域 星惑星形成 2020年度大研究会
  • [学会発表] 太古代岩石の142Nd異常に対する質量依存Nd同位体分別による影響2020

    • 著者名/発表者名
      深井稜汰, 浅沼尚, 小宮剛, 横山哲也, 平田岳史, 若木重行
    • 学会等名
      日本地球化学会
  • [学会発表] 平衡論的同位体効果が放射性起源Nd同位体比測定に与える影響2020

    • 著者名/発表者名
      深井稜汰, 横山哲也, 若木重行
    • 学会等名
      日本質量分析学会同位体比部会
  • [備考] Ryota Fukai Homepage

    • URL

      http://ryotafukai.web.fc2.com/

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公開日: 2021-12-27  

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