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Enrichment of very metal poor stars with both $$r$$-process and $$s$$-process elements from $$8-10M_odot$$ stars

$$8-10M_odot$$の星による$$r$$-過程及び$$s$$-過程元素を持った金属欠乏星

和南城 伸也*; 野本 憲一*; 岩本 信之 ; 石丸 友里*; Beers, T. C.*

Wanajo, Shinya*; Nomoto, Kenichi*; Iwamoto, Nobuyuki; Ishimaru, Yuri*; Beers, T. C.*

最近の分光観測から炭素や$$s$$-過程元素を豊富に含んだ金属欠乏星(金属量[Fe/H]$$<-2$$)の存在が明らかとなった。これらの星の元素組成は、連星系に属しており、もう一方の星(主星)が以前、漸近巨星分枝段階にあったときに合成された$$s$$-過程元素がガス輸送により、観測された星(伴星)の表面を汚染した結果であると考えられている。しかし、このような星の中には、太陽系組成での$$s$$-過程元素におけるBa/Eu比と比べて、より小さなBa/Eu比を持つものが存在することが明らかとなった。われわれはこの特異なBa/Eu比の成因を説明するために、「連星系中にある$$8-10M_odot$$の星が漸近巨星分枝段階で$$s$$-過程元素を合成・放出し、その後さらに超新星爆発を起こして$$r$$-過程元素が合成・放出されたことにより、$$s$$-過程及び$$r$$-過程元素を含んだガスが伴星の表面を汚染したためである」というシナリオを提案した。そして、われわれは超新星爆発によって放出され、伴星に降着するEuの質量を計算し、その量は、もし連星の公転周期が一年であると仮定すると、銀河の化学進化で評価されている一回の超新星爆発あたりに放出されるEu質量の制限と矛盾しない、という結果を得た。

Recent spectroscopic studies have revealed the presence of numerous carbon-enhanced, metal-poor stars with [Fe/H]$$<-2$$ that exhibit enhancements of $$s$$-process elements. These stars are believed to be the result of a binary mass-transfer episode from a former asymptotic giant-branch (AGB) companion that underwent $$s$$-process nucleosynthesis. However, several such stars exhibit significantly lower Ba/Eu ratios than solar $$s$$-process abundances. We propose a model in which the double enhancements of $$r$$- and $$s$$-process elements originate from a former $$8-10M_odot$$ companion in a wide binary system, which may undergo $$s$$-processing during an AGB phase, followed by $$r$$-processing during its subsequent supernova explosion. The mass of Eu captured by the secondary through the wind from the supernova is estimated. We find that the estimated mass is in good agreement with a constraint on the Eu yield per supernova event, when the initial orbital separation is taken to be $$sim$$ 1 year.

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分野:Astronomy & Astrophysics

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