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天体核物理学：第一世代星でのCNOブレイクアウトの可能性を示唆する19F(p, γ)20Ne反応の実験
Nature 610, 7933 doi: 10.1038/s41586-022-05230-x
ビッグバン時にできた物質から作られた始原的な星である第一世代星（種族III星）におけるカルシウム（Ca）の生成として提案されている機構は、観測結果と食い違っている。より進んだ核燃焼と超新星が、全ての星で見られるCaの支配的な生成源であると考えられていた。今回我々は、19F(p, γ)20Neブレイクアウト反応を、実験によって186 keVという非常に低いエネルギーまで直接測定し、これを基に「温かい」炭素–窒素–酸素（CNO）サイクルからのブレイクアウトによるCa生成という質的に異なる経路を提示し、225 keVにおける共鳴が重要であることを報告する。0.1 GKという天体物理学上の関心領域では、この熱核19F(p, γ)20Ne反応速度は、従来の推奨反応速度よりも最大で7.4倍大きい。我々の恒星モデルは、恒星の水素燃焼中のブレイクアウトがこれまで考えられていたよりも強いことを示しており、既知最古の超鉄欠乏星SMSS0313-6708に残された種族III星でのCa生成の本質を明らかにできる可能性がある。我々の実験結果は、宇宙線によるバックグラウンドが極めて小さい環境が得られる中国金平地下研究所で得られた。今回得られた反応速度は、ジェイムズ・ウェッブ宇宙望遠鏡の主要なミッションターゲットである、既知最古の星や宇宙最初の銀河で観測される元素合成に、暗い種族III星の超新星が与え得る影響を、具体的に示すものである。
