对 GRB-kilonova AT 2023vfi 超重元素产量的约束

伴随引力波事件 GW170817 的卡伊拉诺瓦 (kilonova) AT 2017gfo 的发现，提供了关于在双中子星 (BNS) 合并过程中重元素合成的关键信息。随着这一里程碑事件的发现，另一事件被检测到于第二亮的伽玛射线暴 (GRB) GRB 230307A 中，随后经詹姆斯·韦伯太空站 (JWST) 的观测得到确认。本文我们对与 GRB 230307A 相关的卡伊拉诺瓦 AT 2023vfi 进行端到端模拟，以分析其时间演化，并约束产生成熟元素的丰度。我们发现 AT 2023vfi 在爆发后前一周的时间演化与 AT 2017gfo 相似。此外，来自双中子星合并数值相对论模拟的铋系丹来尔元素富集 ejecta 的 r 过程核素丰度，也能够成功解释该卡伊拉诺瓦的时间演化，铋系丹来尔元素富集 ejecta 质量为 $0.02 M_\odot$，这与文献中动力学 ejecta 的质量范围相符。上述两项发现强烈暗示 GRB 230307A 源自一次 BNS 合并，类似于 AT 2017gfo。基于对 JWST 首次观测到卡伊拉诺瓦，我们能够对另一事件进行约束，即在 AT 2017gfo 之后的卡伊拉诺瓦。超重核素 $^{222}$Rn、$^{223}$Ra、$^{224}$Ra 和 $^{225}$Ac 的放射性衰变前丰度被估计为至少为 $1 \times 10^{-5}$。这些丰度估计为我们理解 BNS 合并中超重元素合成提供了宝贵的见解，为我们理解天体物理 r 过程核合成作出了贡献。