核宇宙年代学

核宇宙年代学（または核宇宙年代学）とは、放射性重元素とその崩壊生成物の観測された比率に基づいて、天体や天体の時間スケールを決定するために用いられる技術である。これは、微量の放射性不純物が物質形成時に選択的に取り込まれたことを利用する放射年代測定法と多くの点で類似している。

天体の形成年代を計算するために、観測された重放射性核種と安定核種の存在比を、核合成理論によって予測される原始比と比較します。^{[ 1 ]}放射性元素とその崩壊生成物の両方が重要であり、重要な元素には、 r過程によって形成される長寿命放射性原子核であるTh-232、U-235、およびU-238が含まれます。^{[ 2 ]}このプロセスは放射性炭素年代測定と比較されています。^{[ 2 ] [ 3 ]}天体の年齢は、銀河における核合成の継続期間に制約を設けることによって決定されます。^{[ 2 ]}

核宇宙年代学は太陽の年齢を決定するために用いられてきた（45.7 ± 0.02億年）および銀河薄円盤（8.8 ± 1.8億年）^{[ 4 ] [ 5 ] [ 6 ]}をはじめとする天体の年齢推定にも用いられてきた。また、銀河ハローにあるケイレル星を研究することで、天の川銀河自体の年齢を推定するためにも用いられてきた。ケイレル星は金属量が少ないため、銀河の歴史の初期に形成されたと考えられている。^{[ 7 ]}

その精度を制限する要因は、暗い星の観測の質と、r過程元素の原始存在量の不確実性である。

核宇宙年代学の最初の使用は1929年にアーネスト・ラザフォードによって行われた。彼はウランに半減期の異なる2つの天然放射性同位体が存在することが発見された直後、その比率を使ってウランがいつ生成されたかを判断しようとした。 ^{[ 3 ]}彼は、両方の同位体が同じ瞬間に生成されたと仮定し、同じ量で生成されたと示唆し、天体物理学に関する誤った仮定に基づく議論を適用して、約60億年という誤った年齢を導き出した。^{[ 3 ]}彼は、放射性親元素とその安定崩壊生成物の存在比によって年齢を計算できるという考えを先駆的に提唱した。^{[ 3 ]}

同僚たちが書いた追悼文によると、現代の核宇宙年代学の大部分は、ジョン・レイノルズとその教え子たちの研究から生まれたものである。^{[ 8 ] [ 9 ]}

モデルに依存しない手法は1970年に開発された。^{[ 3 ]}

核合成が崩壊を起こす前に、放射性親元素とそれらが崩壊して生成する安定元素との初期比率を知ることが不可欠です。^{[ 10 ]}これらは、放射性親元素が安定で娘核を生成しない場合に元素が持つであろう存在量です。^{[ 10 ]}放射性元素の存在量と安定である場合の存在量の比は、残余と呼ばれます。^{[ 10 ]}物体中の元素の現在の存在量の測定と核合成理論を組み合わせることで、残余が決定されます。^{[ 10 ]}

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