Population III supernovae and the abundance pattern of UMP stars

種族IIIの超新星とUMP星の組成分布

岩本 信之  ; 梅田 秀之*; 冨永 望*; 野本 憲一*; 前田 啓一*

Iwamoto, Nobuyuki; Umeda, Hideyuki*; Tominaga, Nozomu*; Nomoto, Kenichi*; Maeda, Keiichi*

鉄/水素比が太陽の1/100,000より小さい超金属欠乏星の発見により、超金属欠乏星が実際に宇宙における第一世代の小質量星であるのかどうかという問題が生じている。われわれはこれらの星が第二世代の星であり、第一世代として誕生し爆発した超新星によって放出されたさまざまな元素によって汚染されたガスから誕生したことを明らかにした。この問題を解く鍵となったのは、これらの星が持つ非常に特異な組成分布である。われわれは超新星爆発時に星内部で大規模な混合が起こり、中心付近で合成された鉄族元素などは外側へもたらされ、ごくわずかな量だけ放出されるが、数日後には混合が起こった領域の大部分は強い重力のために、中心に落下して(フォールバック)ブラックホールを形成するというシナリオを用いた。そして、超金属欠乏星や他の鉄/水素比が太陽の1/1,000程度までの金属欠乏星に対しても観測された組成分布を再現することができた。また、このような大規模なフォールバックを起こした超新星はNi-56の放出量が少ないために、超新星の後期の明るさが典型的な超新星と比べてはるかに暗い超新星であったと考えられる。

The recent discovery of a hyper-metal-poor (HMP) star, with a metallicity Fe/H smaller than 1/100,000 of the solar ratio, together with one earlier HMP star, has raised a challenging question whether these HMP stars are the actual first-generation, low-mass stars of the universe. We argue that these HMP stars are second-generation stars formed from gases that were chemically enriched by the first-generation supernovae. The key to this solution is the very unusual abundance patterns of these HMP stars and the similarities and differences between them. We can reproduce these abundance features with core-collapse "faint" supernova models that include extensive matter mixing and fallback during explosions.