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天文学:電子対不安定型超新星の元素存在度を持つ金属欠乏星

Nature 618, 7966 doi: 10.1038/s41586-023-06028-1

最も大質量で短命の星は、銀河の誕生以前の化学進化を支配している。数値シミュレーションに基づいて、そうした第一世代の星の質量は長い間、最大で太陽質量の数百倍であったと推測されてきた。質量範囲が太陽質量の140〜260倍である非常に大質量の第一世代の星は、電子対不安定型超新星を通して初期の星間物質を豊かなものにすると予測されている。しかし、数十年にわたる観測の取り組みでは、銀河系内の最も金属量の少ない星に、そのような非常に大質量となる星の痕跡を一意的に特定できていない。本論文で我々は、ナトリウムとコバルトの存在量が極端に少ない、非常に金属量の少ない(VMP)星の化学組成について報告する。この星の鉄に対するナトリウムの組成比は、太陽の値よりも2桁以上低い。この星は、ナトリウム/マグネシウムやコバルト/ニッケルのような電荷数が奇数と偶数の元素の間で非常に大きな存在量の相違を示す。ナトリウムやα元素の欠乏とともに、このような特異な奇偶効果は、質量が太陽質量の140倍以上の星から生じる始原的な電子対不安定型超新星の予想と一致する。この一致は、初期宇宙に非常に質量の大きな恒星が存在したことを示す、明確な化学的特性となる。

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