中性子星衝突でのニュートリノ混合が合体過程に影響(Mixing neutrinos of colliding neutron stars changes how merger unfolds)

2025-09-19 ペンシルベニア州立大学(PennState)

ペンシルベニア州立大学とテネシー大学ノックスビル校の研究チームは、中性子星衝突の新シミュレーションを通じ、ニュートリノの「フレーバー変換」が合体の進行や残骸の構造、放出物質に大きく影響することを示した。従来のモデルでは考慮されなかったニュートリノ混合を導入した結果、重元素(例:金・プラチナ・レアアース)の生成量が最大10倍に増える可能性が示唆された。ニュートリノの種類によって中性子との相互作用が異なるため、利用可能な中性子数や元素合成過程が変化する。さらに、この混合は放出物の性質を変え、地球から観測可能な重力波や電磁波(X線やガンマ線)にも影響を与えるとされた。研究成果は『Physical Review Letters』に掲載され、宇宙における元素起源や極限物理現象の理解を深める一歩となる。

中性子星衝突でのニュートリノ混合が合体過程に影響(Mixing neutrinos of colliding neutron stars changes how merger unfolds)New simulations of neutron star mergers reveal that the mixing and changing of tiny particles called neutrinos impacts how the merger unfolds, including the composition and structure of the merger remnant as well as the resulting emissions. This image depicts the density of neutrinos within the remnant as varying textures, and the colors represent energy densities of different neutrino flavors. Credit: Provided by the Radice research group / Penn State. Creative Commons

<関連情報>

中性子星合体におけるニュートリノフレーバー変換 Neutrino Flavor Transformation in Neutron Star Mergers

Yi Qiu, David Radice, Sherwood Richers, and Maitraya Bhattacharyya
Physical Review Letters  Published: 26 August, 2025
DOI: https://doi.org/10.1103/h2q7-kn3v

Abstract

We present the first numerical relativity simulations including neutrino flavor transformations that could result from flavor instabilities, quantum many-body effects, or potential beyond standard model physics in neutron star mergers. We find that neutrino flavor transformations impact the composition and structure of the remnant, potentially leaving an imprint on the postmerger gravitational-wave signal. They also have a significant impact on the composition and nucleosynthesis yields of the ejecta.

1701物理及び化学
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