超新星爆発の光による重元素生成の原理を解明 日本原子力研究開発機構 | 日本の世界一

超新星爆発の光による重元素生成の原理を解明 日本原子力研究開発機構

超新星爆発の光核反応による重元素の生成が、超新星爆発の物理的な個性に依存せずに普遍的であるメカニズムを解明した。

その普遍的であるメカニズムとは「光核反応で生成された同位体の質量分布が、元になる同位体の質量分布に比例する」ということで、従来、恒星の性質（質量、組成、爆発エネルギー）によって、超新星爆発で生成された同位体の質量分布は、恒星によって当然、異なると考えられていた。

約137億年前のビックバンによって水素、ヘリウム等の軽元素が生成された。それらより重い重元素は銀河系の誕生以降に、様々な個性を持つ恒星の中の核反応で生成された。

銀河系において、多数の超新星爆発が発生していた。その超新星爆発を起こす恒星は、様々な物理的な個性（質量、組成）がある。また、超新星爆発そのものも爆発エネルギーが異なる。そのため、個々の超新星爆発で生成された新しい同位体の量の分布（質量分布）は、恒星（超新星爆発）によって異なると考えられきた。

恒星で生成された同位体は、宇宙空間に放出され、星間ガスに吸収されていく。この星間ガスから新たに恒星が誕生する。我々が住む太陽系も同様に約46億年前に星間ガスから誕生した。

つまり、太陽系を構成する組成（質量分布）は、過去の多数の恒星で生成された物質の異なる質量分布の平均値（寄せ集め）にすぎず、理論的に再現することは極めて困難であり、質量分布に何かしらの単純な関係があるはずはないとと考えられた。

しかし事実として、太陽系において、「超新星爆発の光で生成された同位体」の量の平均値が、「元になる同位体」の量の平均値に比例するという関係が存在することを太陽組成に発見した（同研究グループ　2004年）。

このような経験法則が現れるには、個々の超新星爆発において、「超新星爆発の光で生成された同位体」の質量分布が、「元になる同位体」の質量分布に比例する関係が成立していなければならない。

同研究グループは、超新星爆発のモデル計算によって、そのメカニズムを解明した。