Catching Element Formation In The Act. The Case for a New MeV Gamma-Ray Mission: Radionuclide Astronomy in the 2020s. A White Paper for the 2020 Decadal Survey - Archive ouverte HAL Accéder directement au contenu
Pré-Publication, Document De Travail Année : 2019

Catching Element Formation In The Act. The Case for a New MeV Gamma-Ray Mission: Radionuclide Astronomy in the 2020s. A White Paper for the 2020 Decadal Survey

Chris L. Fryer , Frank Timmes , Aimee L. Hungerford , Aaron Couture , Fred Adams , Wako Aoki , Almudena Arcones , David Arnett , Katie Auchettl , Melina Avila , Carles Badenes , Eddie Baron , Andreas Bauswein , John Beacom , Jeff Blackmon , Stéphane Blondin , Peter Bloser , Steve Boggs , Alan Boss , Terri Brandt , Eduardo Bravo , E. Brown , Peter Brown , Steve Bruenn , Carl Budtz-Jørgensen , Eric Burns , Alan Calder , Regina Caputo , Art Champagne , Roger Chevalier , Alessandro Chieffi , Kelly Chipps , David Cinabro , Ondrea Clarkson , Don Clayton , Alain Coc (1) , Devin Connolly , Charlie Conroy , Benoit Côté , Sean Couch , Nicolas Dauphas , Richard James Deboer , Catherine Deibel , Pavel Denisenkov , Steve Desch , Luc Dessart , Roland Diehl , Carolyn Doherty , Inma Domínguez , Subo Dong , Vikram Dwarkadas , Doreen Fan , Brian Fields , Carl Fields , Alex Filippenko , Robert Fisher , Francois Foucart , Claes Fransson , Carla Fröhlich , George Fuller , Brad Gibson , Viktoriya Giryanskaya , Joachim Görres , Stéphane Goriely , Sergei Grebenev , Brian Grefenstette , Evan Grohs , James Guillochon , Alice Harpole , Chelsea Harris , J. Austin Harris , Fiona Harrison , Dieter Hartmann , Masa-Aki Hashimoto , Alexander Heger , Margarita Hernanz , Falk Herwig , Raphael Hirschi , Raphael William Hix , Peter Höflich , Robert Hoffman , Cole Holcomb , Eric Hsiao , Christian Iliadis , Agnieszka Janiuk , Thomas Janka , Anders Jerkstrand , Lucas Johns , Samuel Jones , Jordi José , Toshitaka Kajino , Amanda Karakas , Platon Karpov , Dan Kasen , Carolyn Kierans , Marc Kippen , Oleg Korobkin , Chiaki Kobayashi , Cecilia Kozma , Saha Krot , Pawan Kumar , Irfan Kuvvetli , Alison Laird , Martin Laming , Josefin Larsson , John Lattanzio , James Lattimer , Mark Leising , Annika Lennarz , Eric Lentz , Marco Limongi , Jonas Lippuner , Eli Livne , Nicole Lloyd-Ronning , Richard Longland , Laura A. Lopez , Maria Lugaro , Alexander Lutovinov , Kristin Madsen , Chris Malone , Francesca Matteucci , Julie Mcenery , Zach Meisel , Bronson Messer , Brian Metzger , Bradley Meyer , Georges Meynet , Anthony Mezzacappa , Jonah Miller , Richard Miller , Peter Milne , Wendell Misch , Lee Mitchell , Philipp Mösta , Yuko Motizuki , Bernhard Müller , Matthew Mumpower , Jeremiah Murphy , Shigehiro Nagataki , Ehud Nakar , Ken'Ichi Nomoto , Peter Nugent , Filomena Nunes , Brian O'Shea , Uwe Oberlack , Steven Pain , Lucas Parker , Albino Perego , Marco Pignatari , Gabriel Martínez Pinedo , Tomasz Plewa , Dovi Poznanski , William Priedhorsky , Boris Pritychenko , David Radice , Enrico Ramirez-Ruiz , Thomas Rauscher , Sanjay Reddy , Ernst Rehm , Rene Reifarth , Debra Richman , Paul Ricker , Nabin Rijal , Luke Roberts , Friedrich Röpke , Stephan Rosswog , Ashley J. Ruiter , Chris Ruiz , Daniel Wolf Savin , Hendrik Schatz , Dieter Schneider , Josiah Schwab , Ivo Seitenzahl , Ken Shen , Thomas Siegert , Stuart Sim , David Smith , Karl Smith , Michael Smith , Jesper Sollerman , Trevor Sprouse , Artemis Spyrou , Sumner Starrfield , Andrew Steiner , Andrew W. Strong , Tuguldur Sukhbold , Nick Suntzeff , Rebecca Surman , Toru Tanimori , Lih-Sin The , Friedrich-Karl Thielemann , Alexey Tolstov , Nozomu Tominaga , John Tomsick , Dean Townsley , Pelagia Tsintari , Sergey Tsygankov , David Vartanyan , Tonia Venters , Tom Vestrand , Jacco Vink , Roni Waldman , Lifang Wang , Xilu Wang , Mackenzie Warren , Christopher West , J. Craig Wheeler , Michael Wiescher , Christoph Winkler (2) , Lisa Winter , Bill Wolf , Richard Woolf , Stan Woosley , Jin Wu , Chris Wrede , Shoichi Yamada , Patrick Young , Remco Zegers , Michael Zingale , Simon Portegies Zwart
Chris L. Fryer
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Frank Timmes
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Aimee L. Hungerford
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Aaron Couture
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Fred Adams
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Wako Aoki
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Almudena Arcones
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David Arnett
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Katie Auchettl
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Melina Avila
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Carles Badenes
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Eddie Baron
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Andreas Bauswein
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John Beacom
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Stéphane Blondin
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Peter Bloser
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Steve Boggs
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Alan Boss
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Terri Brandt
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Eduardo Bravo
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Peter Brown
Steve Bruenn
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Carl Budtz-Jørgensen
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Eric Burns
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Roger Chevalier
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Benoit Côté
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Nicolas Dauphas
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Richard James Deboer
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Catherine Deibel
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Pavel Denisenkov
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Steve Desch
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Luc Dessart
Roland Diehl
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Carolyn Doherty
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Subo Dong
Vikram Dwarkadas
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Carl Fields
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Carla Fröhlich
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James Guillochon
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Cole Holcomb
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Remco Zegers
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Michael Zingale
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Simon Portegies Zwart
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Résumé

Gamma-ray astronomy explores the most energetic photons in nature to address some of the most pressing puzzles in contemporary astrophysics. It encompasses a wide range of objects and phenomena: stars, supernovae, novae, neutron stars, stellar-mass black holes, nucleosynthesis, the interstellar medium, cosmic rays and relativistic-particle acceleration, and the evolution of galaxies. MeV gamma-rays provide a unique probe of nuclear processes in astronomy, directly measuring radioactive decay, nuclear de-excitation, and positron annihilation. The substantial information carried by gamma-ray photons allows us to see deeper into these objects, the bulk of the power is often emitted at gamma-ray energies, and radioactivity provides a natural physical clock that adds unique information. New science will be driven by time-domain population studies at gamma-ray energies. This science is enabled by next-generation gamma-ray instruments with one to two orders of magnitude better sensitivity, larger sky coverage, and faster cadence than all previous gamma-ray instruments. This transformative capability permits: (a) the accurate identification of the gamma-ray emitting objects and correlations with observations taken at other wavelengths and with other messengers; (b) construction of new gamma-ray maps of the Milky Way and other nearby galaxies where extended regions are distinguished from point sources; and (c) considerable serendipitous science of scarce events -- nearby neutron star mergers, for example. Advances in technology push the performance of new gamma-ray instruments to address a wide set of astrophysical questions.

Dates et versions

hal-02065838 , version 1 (13-03-2019)

Identifiants

Citer

Chris L. Fryer, Frank Timmes, Aimee L. Hungerford, Aaron Couture, Fred Adams, et al.. Catching Element Formation In The Act. The Case for a New MeV Gamma-Ray Mission: Radionuclide Astronomy in the 2020s. A White Paper for the 2020 Decadal Survey. 2019. ⟨hal-02065838⟩
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