天体物理学：r過程元素の主要な生成源としてのコラプサー

中性子星合体における速い中性子捕獲（r過程）による元素の生成は理論的に予測され、重力波イベントGW170817のマルチメッセンジャー観測によって裏付けられている。この元素生成経路は、原理的には宇宙のr過程元素の大半を説明するのに十分である。GW170817に伴うキロノバの解析からは、新しく生じたブラックホール周辺に形成された残骸の降着円盤からの遅れたアウトフローが、中性子星の合体による重いr過程物質の主要な生成源として特定されている。同様の降着円盤は、コラプサー（超新星爆発を引き起こす、高速で自転する大質量星の崩壊）でも形成されると予測され、こうした降着円盤はr過程元素を生成するとこれまで考えられていた。矮小銀河レチクル座2にある、そのような元素に富んだ星の最近の観測結果は、より長い時間スケールにおける鉄に対するユウロピウムの銀河系での化学濃縮と合わせて、中性子星合体よりも、金属量が少ない星で起こるまれな超新星とより一致する。本論文では、コラプサーの降着円盤によって宇宙で観測されるr過程元素の存在度が十分に説明できることを示すシミュレーションについて報告する。こうした超新星は中性子星合体よりもまれではあるものの、1回のイベントで放出される物質が大量であるため、その低い発生率は相殺される。我々は、コラプサーが宇宙のr過程元素の80％以上を供給している可能性があると算出した。

目次へ戻る