宇宙初代星誕生から銀河系形成期における恒星進化と物質循環

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23224004
• 研究機関: 国立天文台
• 研究代表者: 青木 和光 国立天文台, TMT推進室, 准教授 (20321581)
• 研究分担者: 藤本 正行 北海学園大学, 工学部, 研究員 (00111708) ; 冨永 望 甲南大学, 理工学部, 准教授 (00550279) ; 茂山 俊和 東京大学, 理学系研究科(理学部), 准教授 (70211951) ; 野本 憲一 東京大学, カブリ数物連携宇宙研究機構, 特任教授 (90110676) ; 小笹 隆司 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (90263368) ; 須田 拓馬 東京大学, 理学系研究科(理学部), 助教 (90374735)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 超新星 / ダスト / 銀河系 / 金属欠乏星 / 化学進化

研究実績の概要

探査望遠鏡LAMOSTで見つかった金属欠乏星候補天体をすばる望遠鏡で詳細に観測するプログラムを本格化し、鉄組成の極めて低い天体と、r過程元素の過剰を示す星の化学組成を報告するという初期成果を得た。矮小銀河の星の化学組成データベースの整備を継続し、矮小銀河ごとの化学進化を特徴付ける組成比や炭素過剰星の割合を調査して論文執筆を進めるとともに、データベース公開準備をほぼ完了した。また、矮小銀河の星のr過程元素Euの組成を観測し、鉄組成によらずEuの組成がほぼ一定になることを示すデータを新たに得て、r過程が超新星よりも稀にしか起こらない中性子星合体であるという主張をより強固なものにした。
低金属量での元素組成に大きな影響を与えたと考えられる極超新星やガンマ線バーストの起源としてマグネターが提案されていることをふまえ、マグネターで合成される鉄の量を理論的に調べ、極超新星の明るさを説明するためにはそれだけでは不足で、別の機構が必要であることを明らかにした。超新星放出物質中でのAl2O3粒子形成を理論的に調べ、超新星起源と考えられるプレソーラー粒子のサイズを再現するには、放出物質は大きな密度コントラストをもつ必要があることを明らかにした。
進化の進んだ低金属量の中小質量星で起こるs過程を理論的に調べ、これが普遍的に起こること、ヘリウム対流層への水素混合が主要な役割を果たすことなどを明らかにし、炭素過剰星の起源への制限を得た。またこういう星の放出物質中でのダスト形成計算を行い、星風による質量放出の条件を定式化した。
宇宙初代星として小質量星が誕生した場合に受ける表面への重元素降着を階層的構造形成の枠組みの中で評価し、この影響を受けない星の探査方針を提案した。光速の数分の1におよぶ中性子星合体からの物質放出の伝播過程を考慮した化学進化モデルを構築し、銀河系ハローの星の観測結果の再現に成功した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] 国家天文台(中国)
  • 国名: 中国
  • 外国機関名: 国家天文台
• [雑誌論文] Subaru/HDS study of CH stars: elemental abundances for stellar neutron-capture process studies (2016)
  • 著者名/発表者名: Goswami, A., Aoki, W., Karinkuzhi, D.
  • 雑誌名: Monthly Notice of the Royal Astronomical Society 巻: 455 ページ: 402-422
  • DOI: 10.1093/mnras/stv2011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Concurrent Formation of Carbon and Silicate Dust in Nova V1280 Sco (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakon, I., Sako, S., Onaka, T., Nozawa, T., Kimura, Y., Fujiyoshi, T., Shimonishi, T., Usui, F., Takahashi, H., Ohsawa, R., Arai, A., Uemura, M., Nagayama, T., Koo, B.-C., Kozasa, T.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 817 ページ: 145, 23pages
  • DOI: 10.3847/0004-637X/817/2/145
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Population III Stars Around the Milky Way (2016)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Y., Suda, T., Fujimoto, M. Y.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 820 ページ: 59, 11pages
  • DOI: 10.3847/0004-637X/820/1/59
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] On the brightness of surviving companions in type Ia supernova remnants (2016)
  • 著者名/発表者名: Noda, K., Suda, T., Shigeyama, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: 11, 10page
  • DOI: 10.1093/pasj/psv117
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spherical explosion with a central energy source (2016)
  • 著者名/発表者名: Masuyama, M., Shigeyama, T., Tsuboki, Y.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 68 ページ: 22, 6pages
  • DOI: 10.1093/pasj/psv140
  • 査読あり
• [雑誌論文] Rapidly Rising Transients from the Subaru Hyper Suprime-Cam Transient Survey (2016)
  • 著者名/発表者名: Tanaka, M., Tominaga, N., Morokuma, T., Yasuda, N., Furusawa, H., Baklanov, P. V., Blinnikov, S. I.; Moriya, T. J., Doi, M., Jiang, J-a., Kato, T., Kikuchi, Y., Kuncarayakti, H., Nagao, T., Nomoto, K., Taniguchi, Y.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 819 ページ: 5, 15pages
  • DOI: 10.3847/0004-637X/819/1/5
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High-resolution spectroscopic studies of ultra metal-poor stars found in the LAMOST survey (2015)
  • 著者名/発表者名: Li, H-N., Aoki, W., Zhao, G., Honda, S., Christlieb, N., Suda, T.
  • 雑誌名: Publication of Astrononomical Society of Japan 巻: 67 ページ: 84
  • DOI: 10.1093/pasj/psv053
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hubble Space Telescope Near-Ultraviolet Spectroscopy of Bright CEMP-s Stars (2015)
  • 著者名/発表者名: Placco, V. M., Beers, T. C., Ivans, I. I., Filler, D., Imig, J. A., Roederer, I. U., Abate, C., Hansen, T., Cowan, J. J., Frebel, A., Lawler, J. E., Schatz, H., Sneden, C., Sobeck, J. S., Aoki, W., Smith, V. V., Bolte, M.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 812 ページ: 198, 18pages
  • DOI: 10.1088/0004-637X/812/2/109
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Molecular Line Formation in the Extremely Metal-poor Star BD+44 493 (2015)
  • 著者名/発表者名: Aoki, W.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal 巻: 811 ページ: 64, 9pages
  • DOI: 10.1088/0004-637X/811/1/64
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Discovery of a strongly r-process enhanced extremely metal-poor star LAMOST J110901.22+075441.8 (2015)
  • 著者名/発表者名: Li, H-N., Aoki, W., Honda, S., Zhao, G., Christlieb, N., Suda, T.
  • 雑誌名: Research in Astronomy and Astrophysics 巻: 15 ページ: 1264-1274
  • DOI: 10.1088/1674-4527/15/8/011
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Chemical feature of Eu abundance in the Draco dwarf spheroidal galaxy (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsujimoto, T., Ishigaki, M. N., Shigeyama, T., Aoki, W.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 ページ: L3, 6pages
  • DOI: 10.1093/pasj/psv035
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Probing the Physical Conditions of Supernova Ejecta with the Measured Sizes of Presolar Al2O3 Grains (2015)
  • 著者名/発表者名: Nozawa, T., Wakita, S., Hasegawa, Y., Kozasa, T.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letters 巻: 811 ページ: L39, 5pages
  • DOI: 10.1088/2041-8205/811/2/L39
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Most Iron-deficient Stars as the Polluted Population III Stars (2015)
  • 著者名/発表者名: Komiya, Y. Suda, T., Fujimoto, M. Y.
  • 雑誌名: Astrophysical Journal Letters 巻: 808 ページ: L47, 5pages
  • DOI: 10.1088/2041-8205/808/2/L47
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Revealing progenitors of type Ia supernovae from their light curves and spectra (2015)
  • 著者名/発表者名: Kutsuna, M., Shigeyama, T.
  • 雑誌名: Publications of the Astronomical Society of Japan 巻: 67 ページ: 54, 14pages
  • DOI: 10.1093/pasj/psv028
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Subclasses of Type Ia Supernovae as the Origin of [alpha/Fe] Ratios in Dwarf Spheroidal Galaxies (2015)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi, C., Nomoto, K., Hachisu, I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 804 ページ: L24 (5 pages)
  • DOI: 10.1088/2041-8205/804/1/L24
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hydrodynamical Evolution of Merging Carbon-Oxygen White Dwarfs: Their Pre-supernova Structure and Observational Counterparts (2015)
  • 著者名/発表者名: Tanikawa, A., Nakasato, N., Sato, Y., Nomoto, K., Maeda, K., Hachisu, I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal 巻: 807 ページ: 40
  • DOI: 10.1088/0004-637X/807/1/40
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Final Evolution and Delayed Explosions of Spinning White Dwarfs in Single Degenerate Models for Type Ia Supernovae (2015)
  • 著者名/発表者名: Benvenuto, O. G., Panei, J. A., Nomoto, K., Kitamura, H., Hachisu, I.
  • 雑誌名: The Astrophysical Journal Letters 巻: 809 ページ: L6 (8 pages)
  • DOI: 10.1088/2041-8205/809/1/L6
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [学会発表] Stellar evolution models and seismology (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Suda
  • 学会等名: Workshop on Galactic archaeology - Asteroseismology
  • 発表場所: 国立天文台（東京都、三鷹市）
  • 年月日: 2016-03-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 巨大質量星の痕跡を示す可能性のある金属欠乏星の化学組成 II (2016)
  • 著者名/発表者名: 青木和光
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都、八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [学会発表] AGB星周縁部でのダストのドリフト運動と形成量の関係 (2016)
  • 著者名/発表者名: 保田悠紀、小笹隆司、田染翔平
  • 学会等名: 日本天文学会春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都、八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [学会発表] SAGA データベースを用いた銀河の化学進化の検証 (2016)
  • 著者名/発表者名: 須田拓馬, 小宮悠, 大谷友香理, 増山美優, 野田和弘, 日高潤, 勝田豊, 山田志真子, 青木和光, 藤本正行
  • 学会等名: 日本天文学会2016年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都、八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [学会発表] 連星中性子星合体によるrプロセス元素の化学進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小宮悠、茂山俊和、藤本正行
  • 学会等名: 天文学会年春季年会
  • 発表場所: 首都大学東京（東京都、八王子市）
  • 年月日: 2016-03-14 – 2016-03-17
• [学会発表] 小質量星の進化と元素合成 (2016)
  • 著者名/発表者名: 須田拓馬
  • 学会等名: 宇宙核物理連絡協議会（宇核連）研究会
  • 発表場所: 国立天文台（東京都、三鷹市）
  • 年月日: 2016-02-22 – 2016-02-22
  • 招待講演
• [学会発表] Transition from Electron Capture to Iron Core-Collapse Supernovae (2016)
  • 著者名/発表者名: Nomoto, K.
  • 学会等名: Workshop on "Electron Capture Supernovae and Super-AGB Stars"
  • 発表場所: メルボルン（オーストラリア）
  • 年月日: 2016-02-01 – 2016-02-05
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Observational constraints on r-process (2015)
  • 著者名/発表者名: Wako Aoki
  • 学会等名: Symposium on Quarks to Universe in Computational Science (QUCS 2015)
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県、奈良市）
  • 年月日: 2015-11-04 – 2015-11-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 恒星進化モデルとSAGAデータベースで探る矮小銀河の星形成史 (2015)
  • 著者名/発表者名: 須田拓馬
  • 学会等名: 理論天文学研究会2015
  • 発表場所: 大仁ホテル（静岡県、伊豆の国市）
  • 年月日: 2015-10-27 – 2015-10-29
  • 招待講演
• [学会発表] LAMOSTで検出された金属欠乏星候補天体のすばる高分散分光観測 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青木和光
  • 学会等名: 日本天文学会秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] AGB星からの質量放出へのダストのドリフト運動の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 保田悠紀、小笹隆司、田染翔平
  • 学会等名: 日本天文学会年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 矮小銀河中の恒星のデータベース (2) (2015)
  • 著者名/発表者名: 須田拓馬, 大谷友香理, 野田和弘, 増山美優, 日高潤, 勝田豊, 青木和光, 藤本正行
  • 学会等名: 日本天文学会年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] 階層的化学進化モデルによるr過程元素の中性子星連星起源説の検証 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小宮悠、茂山俊和
  • 学会等名: 天文学会年秋季年会
  • 発表場所: 甲南大学（兵庫県、神戸市）
  • 年月日: 2015-09-09 – 2015-09-11
• [学会発表] Very Low Mass Stars with Extremely Low Metallicity in the Milky Way's Halo (2015)
  • 著者名/発表者名: Wako Aoki
  • 学会等名: IAU Symposium 317: The General Assembly of Galaxy Halos: Structure, Origin and Evolution
  • 発表場所: ホノルル（米国）
  • 年月日: 2015-08-03 – 2015-08-07
  • 国際学会
• [学会発表] First stars, hypernovae, and faint supernovae in early universe (2015)
  • 著者名/発表者名: Nomoto, K.
  • 学会等名: 14th Marcel Grossmann meeting
  • 発表場所: ローマ （イタリア）
  • 年月日: 2015-07-12 – 2015-07-18
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Metal-poor stars in the Galactic halo and dwarf galaxies (2015)
  • 著者名/発表者名: Wako Aoki
  • 学会等名: First stars, galaxies, and black holes: Now and Then
  • 発表場所: グローニンゲン大学（オランダ）
  • 年月日: 2015-06-15 – 2015-06-19
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] s-process in metal-poor AGB stars: CEMP-s and CEMP-no (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Suda, S. Yamada, M. Y. Fujimoto
  • 学会等名: First stars, galaxies, and black holes: Now and Then
  • 発表場所: グローニンゲン大学（オランダ）
  • 年月日: 2015-06-15 – 2015-06-19
  • 国際学会