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Neutron-capture nucleosynthesis in the He-flash convective zone in extremely metal-poor stars

金属欠乏星でのヘリウムフラッシュによって発生した対流層での中性子捕獲元素合成

西村 高徳*; 岩本 信之 ; 須田 拓馬*; 合川 正幸*; 藤本 正行*; Iben, I. Jr.*

Nishimura, Takanori*; Iwamoto, Nobuyuki; Suda, Takuma*; Aikawa, Masayuki*; Fujimoto, Masayuki*; Iben, I. Jr.*

われわれは小中質量,金属欠乏星でのヘリウムシェルフラッシュ現象に伴って発生した対流層内における元素合成を調べた。この対流はヘリウム層内で発生し、その上部に位置する水素層の方へと広がっていく。対流層が水素層に到達すると陽子がヘリウム燃焼殻へ運ばれ、豊富に存在する$$^{12}$$Cに捕獲される。その結果、$$^{13}$$Cが大量に合成される。このようにして合成される$$^{13}$$Cの量の変化は、対流層内で起こる元素合成の結果に大きな影響を与える。初期に$$^{12}$$Cよりも重い原子核がない状況下でも、合成された$$^{13}$$Cが十分存在すると、二つの中性子循環反応($$^{12}$$C(n,$$gamma$$)$$^{13}$$C($$alpha$$,n)$$^{16}$$Oと$$^{16}$$O(n,$$gamma$$)$$^{17}$$O($$alpha$$,n)$$^{20}$$Ne)を通じてNe, Na, Mg, Alなどの比較的軽い核が形成される。さらに、これらの核を種として中性子捕獲反応が進むことにより、鉄族元素よりも重いSrやBa、そしてPbまでの元素も合成されることを示した。

We investigated the progress of nucleosynthesis in the helium flash driven convective zone which triggers the mixing of hydrogen into this convective zone in the extremely metal-poor, asymptotic giant branch stars with low and intermediate masses. The amounts of $$^{13}$$C created by proton captures on abundant $$^{12}$$C in He layer strongly depend on the resultant abundances of nuclei. We showed that under circumstances initially devoid of metals, the heavy $$s$$-process elements such as Sr, Ba and even Pb can be formed with light elements as seeds which are produced via two neutron-recycling reactions ($$^{12}$$C(n,$$gamma$$)$$^{13}$$C($$alpha$$,n)$$^{16}$$O and $$^{16}$$O(n,$$gamma$$)$$^{17}$$O($$alpha$$,n)$$^{20}$$Ne).

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