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Press Releases

DATE2022.10.27 #Press Releases

中性子星の合体で合成されたレアアースを初めて特定

 

東北大学大学院理学研究科

核融合科学研究所

東京大学大学院理学系研究科

国立天文台

 

発表概要

宇宙における金やプラチナ、レアアースなどの起源は天文学・宇宙物理学の長年の未解決問題です。起源天体としては中性子星の合体現象が有力視されていましたが、そのような現象で実際にどのような元素が合成されたかは明らかになっていませんでした。

東北大学大学院理学研究科の土本菜々恵 大学院生 (日本学術振興会特別研究員)らの研究グループは、中性子星合体からの光のスペクトルを解読するため、全ての重元素の性質を網羅的に調べ、国立天文台のスーパーコンピュータ「アテルイⅡ(注4)」を用いて詳細な数値シミュレーションを行った結果、ランタンとセリウムという一部のレアアースが、中性子星の合体で実際に観測された赤外線スペクトルの特徴を説明できることを明らかにしました。これは個々のレアアースが中性子星の合体で作られた初めての直接的な証拠であり、宇宙における元素の起源の理解を大きく進めるものです。

本研究成果は、2022年10月26日に「The Astrophysical Journal」電子版に掲載されました。 

 

図:GW170817で観測された「キロノバ」のスペクトル(灰色) と本研究で得られたスペクトル(青色) 。左の数字は中性子星合体発生後の日数を表す。破線で吸収線の特徴を、同じ色でそれらの特徴を作る元素名を示した。スペクトルは見やすいように縦軸方向にずらしてある。観測スペクトルの1400ナノメートル付近、18001900ナノメートル付近は地球大気の影響を受けている。©️Domoto et al.

 

本研究には、ビッグバン宇宙国際研究センターの仏坂健太准教授が参加しています。

詳しくは、東北大学大学院理学研究科 のホームページをご覧ください。