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Supernova nucleosynthesis in the early universe

宇宙初期の超新星爆発における元素合成

冨永 望*; 梅田 秀之*; 前田 啓一*; 野本 憲一*; 岩本 信之 

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

宇宙で最初の重元素は種族IIIの超新星爆発によって作られた。その痕跡は超金属欠乏星の組成パターンとして残されている。われわれは超金属欠乏星の組成パターンと超新星爆発の元素合成計算から得られたイールドとを比較することにより、種族III超新星における元素合成の性質を調べた。この研究では特に(1)エネルギー注入率を変えたジェット状超新星爆発、及び(2)爆発エネルギーと初期質量を変えた球対称超新星爆発による元素合成に注目している。得られた計算結果によると、超金属欠乏星の多様性[(1)低金属量における高い[C/Fe]比,(2)金属量の変化に伴う組成比の変化の傾向]は種族III超新星の多様性によって説明できることを明らかにした。

The first metal enrichment in the universe was made by supernova (SN) explosions of population (Pop) III stars. The trace remains in abundance patterns of extremely metal-poor (EMP) stars. We investigate the properties of nucleosynthesis in Pop III SNe by means of comparing their yields with the abundance patterns of the EMP stars. We focus on (1) jet-induced SNe with various energy deposition rates [$$dot{E}_{rm dep}=(0.3-1500)times 10^{51}$$ ergs s$$^{-1}$$], and (2) SNe of stars with various main-sequence masses ($$M_{rm ms}=13-50M_odot$$) and explosion energies [$$E=(1-40)times10^{51}$$ ergs]. The varieties of Pop III SNe can explain varieties of the EMP stars: (1) higher [C/Fe] for lower [Fe/H] and (2) trends of abundance ratios [X/Fe] against [Fe/H].

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