Supernovae from Massive Stars


Limongi
2017 "Handbool of Supernovae" 513 -




 アブストラクト 

 コア崩壊型超新星となる大質量星, M = 13 - 120 Mo, の進化を解説する。 [Fe/H]= [-3, 0], 初期回転速度 = 0, 150, 300 km/s である。  マスロス、ミクシング、回転の相互作用が星の最終運命をどう決めるかにつ いて重点的に調べた。初期質量、メタル量、回転速度による進化の概観を述べる。


 1.イントロダクション 

 2.大質量星 


図1a.非回転 15 Mo 星1の対流層=緑斜線と組成=色区分の1変化。 横軸=コア崩落までの時間。縦軸=質量

図1b.図1a と同じだが、回転速度 300 km/s の場合。


 3.前超新星段階の進化 

 3.1.コア水素燃焼 


図2.[Fe/H]=0(黒)と[Fe/H]=-3(赤) 非回転モデルの水素コア 燃焼段階進化経路。太陽メタル M > 60 Mo 星はこの時期に WR-星となる。

図3.太陽メタル、非回転 M > 60 Mo 星の水素コア燃焼段階進化経路。 黒線= 0.2 Hp のオーバーシューティング。赤線=ゼロオーバーシューティ ング。マスロス率が色分けされている。



図4.太陽メタル、非回転星のコア H = ゼロ時の、青線=総質量と 赤線=He コアマス。  

図5.非回転星のコア H = ゼロ時のHe コアマス。 黒線:[Fe/H]=0. 赤線: [Fe/H]=-1. 緑線:[Fe/H]=-2. 青線:[Fe/H]=-3.  



図6a.太陽メタル星の水素コア燃焼段階進化経路。 黒線:V=0 km/s. 緑線:V=150 km/s. 赤線:V=300 km/s.  

図6b.図6a.と同じだが、[Fe/H] = -1.  



図6c.図6a.と同じだが、[Fe/H] = -2.  

図6d.図6a.と同じだが、[Fe/H] = -3.  



図7.15 Mo 星 コア水素ゼロ時での内部組成。上:黒=H. 赤=14N. 実線=V300km/s 回転。破線=非回転。
下:青線右軸=角速度。シアン線右軸=子午還流による拡散係数。マゼンタ線右軸 =せん断乱流。赤線左軸=二つのフォーム因子.緑線=fP. 赤線=fT/fP.
 

図8.コア水素ゼロ時の、青線=総質量。赤線=ヘリウムコア質量。
左上:[Fe/H]=0.右上:[Fe/H]=-1.左下:[Fe/H]=-2.右下:[Fe/H]=-3.
破線:V=0km/s. 点線:V=150km/s. 実線:V=300km/s.
 



図9a.太陽組成 15 Mo 星コア水素ゼロ時の回転運動量  

図9b.60 Mo 星コア水素ゼロ時の回転運動量  



図9c.図9a.と同じだが [Fe/H]=-2.  

図9d.図9b.と同じだが [Fe/H]=-2.  


 3.2.コアヘリウム燃焼 


図10a.[Fe/H]=0, 非回転星のコアヘリウムゼロまでの進化。 緑星=コアヘリウム燃焼開始。赤星=コアヘリウムゼロ時。  

図10b.[Fe/H]=0, V=150 km/s 星のコアヘリウムゼロまでの進化。  



図10c.[Fe/H]=0, V=300 km/s 星のコアヘリウムゼロまでの進化。  

図10d.[Fe/H]=-1, 非回転星のコアヘリウムゼロまでの進化。  



図10e.[Fe/H]=-1, V=150 km/s 星のコアヘリウムゼロまでの進化。  

図10f.[Fe/H]=-1, V=300 km/s 星のコアヘリウムゼロまでの進化。  



図10g.[Fe/H]=-2, 非回転星のコアヘリウムゼロまでの進化。  

図10h.[Fe/H]=-2, V=150 km/s 星のコアヘリウムゼロまでの進化。  



図10i.[Fe/H]=-2, V=300 km/sのコアヘリウムゼロまでの進化。  

図10j.[Fe/H]=-3, 非回転星のコアヘリウムゼロまでの進化。  



図10k.[Fe/H]=-3, V=150 km/s 星のコアヘリウムゼロまでの進化。  

図10l.[Fe/H]=-3, V=300 km/s 星のコアヘリウムゼロまでの進化。  



図11.非回転星コアヘリウムゼロ時での CO コア質量。  

図12.[Fe/H]=0. 非回転星のコアヘリウムゼロ時での CO コア質量。 WNE/WC 期のマスロスに二種類の表式を適用した。黒線=NL00 モデル。 赤線=LA89 モデル。  



図13.コアヘリウムゼロ時での CO コア質量。  



図14a.15 Mo, [Fe/H]=0, V=150km/s(上)と 300km/s (下) 星の角運動量 累積分布。  

図14b.25 Mo, [Fe/H]=0, V=150km/s(上)と 300km/s (下) 星の角運動量 累積分布。  



図14c.60 Mo, [Fe/H]=0, V=150km/s(上)と 300km/s (下) 星の角運動量 累積分布。  

図14d.15 Mo, [Fe/H]=-3, V=150km/s(上)と 300km/s (下) 星の角運動量 累積分布。  



図14e.25 Mo, [Fe/H]=-3, V=150km/s(上)と 300km/s (下) 星の角運動量 累積分布。  

図14f.60 Mo, [Fe/H]=-3, V=150km/s(上)と 300km/s (下) 星の角運動量 累積分布。  


 3.3.さらに進んだ燃焼段階 


図15a.20Mo, [Fe/H]=0, 非回転星の超新星爆発前の進化。 緑斜線=対流層。色分け=元素。  

図15b.20Mo, [Fe/H]=0, V=300km/s 回転星の超新星爆発前の進化。 緑斜線=対流層。色分け=元素。  



図16.超新星爆発前外層の結合エネルギー。  

図17.[Fe/H]=0, 非回転星の超新星爆発前の組成。超新星タイプも記す。  



図18.図17と同じ。[Fe/H}=-2  

図19.各速度とフォーム因子。  



図20.コンパクトネスパラメター &gzi;2.5 と CO コア質量の関係。  

図21.コンパクトネスパラメター &gzi;2.5 と 初期質量の関係。  



図22a.[Fe/H]=0, 非回転星の超新星爆発直前までの進化。 緑星=コアヘリウムゼロ。赤星=爆発直前。

図22b.[Fe/H]=0, V=150km/s回転星の超新星爆発直前までの進化。  



図22c.[Fe/H]=0, V=300km/s回転星の超新星爆発直前までの進化。  

図22d.[Fe/H]=-1, 非回転星の超新星爆発直前までの進化。  



図22e.[Fe/H]=-1, V=150km/s回転星の超新星爆発直前までの進化。  

図22f.[Fe/H]=-1, V=300km/s回転星の超新星爆発直前までの進化。  



図22g.[Fe/H]=-2, 非回転星の超新星爆発直前までの進化。  

図22h.[Fe/H]=-2, V=150km/s 回転星の超新星爆発直前までの進化。  



図22i.[Fe/H]=-2, V=300km/s 回転星の超新星爆発直前までの進化。  

図22j.[Fe/H]=-3, 非回転星の超新星爆発直前までの進化。  



図22k.[Fe/H]=-3, V=150km/s 回転星の超新星爆発直前までの進化。  

図22l.[Fe/H]=-3, V=300km/s 回転星の超新星爆発直前までの進化。  


 4.結論 


図23a.非回転の場合、メタル量による最終天体の変化。  

図23b.V=150km/s 回転の場合、メタル量による最終天体の変化。  



図23c.V=300km/s 回転の場合、メタル量による最終天体の変化。  



図24a.[Fe/H]=0, 非回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24b.[Fe/H]=0, V=150km/s 回転星の元素形成。  黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。


図24c.[Fe/H]=0, V=300km/s 回転星の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24d.[Fe/H]=-1, 非回転星の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24e.[Fe/H]=-1, V=150km/s 回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24f.[Fe/H]=-1, V=300km/s 回転星の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24g.[Fe/H]=-2, 非回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24h.[Fe/H]=-2, V=150km/s 回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24i.[Fe/H]=-2, V=300km/s 回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24j.[Fe/H]=-3, 非回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24k.[Fe/H]=-3, V=150km/s 回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図24l.[Fe/H]=-3, V=300km/s 回転の元素形成。黒太線=超新星爆発時質量。 赤太線=残留星質量。  


図25.非回転星の初期ー残留質量関係。 黒:[Fe/H]=0。赤:[Fe/H]=-1。緑:[Fe/H]=-2。青:[Fe/H]=-3。  


図26.V=150km/s 回転星の初期ー残留質量関係。 黒:[Fe/H]=0。赤:[Fe/H]=-1。緑:[Fe/H]=-2。青:[Fe/H]=-3。  


図27.V=300km/s 回転星の初期ー残留質量関係。 黒:[Fe/H]=0。赤:[Fe/H]=-1。緑:[Fe/H]=-2。青:[Fe/H]=-3。