自旋星喷流状超新星中的强中子爆发

一些贫金属星的丰度模式介于慢速(s)与快速(r)中子俘获过程之间。我们表明，经历喷流状爆炸的快速自转大质量恒星的氦壳层会经历两次高效的中子俘获过程：一次在恒星演化期间，一次在爆炸期间。其最终提供的物质其化学组成介于s过程与r过程之间。一个初始自转速度为 $\sim 700$~km~s$^{-1}$ 的低金属丰度 40~$M_{\odot}$ 模型从诞生到超新星前用核网络追踪慢中子俘获过程进行了计算。采用二维相对论流体动力学代码模拟了 $E = 10^{52}$~erg 的相对论喷流状爆炸撞击恒星包层。喷流诱发核合成在后期处理中用包含 1812 个原子核的网络计算。在恒星生命期间，由于自转增强的高效s过程，产生了 $30 \lesssim Z \lesssim 82$ 的重元素。演化结束时，氦壳层大量富集了铁后元素和（未燃尽的）$^{22}$Ne，其丰度约为非自转模型的 $\sim 20$ 倍。在爆炸期间，喷流将氦壳层加热至 $\sim 1.5$ GK。它高效激活 ($\alpha,n$) 反应，如 $^{22}$Ne($\alpha,n$)，并导致强n过程，在 $0.1$~秒期间中子密度达 $\sim 10^{19} - 10^{20}$~cm$^{-3}$。其效果是将s过程模式向更重元素（如 Eu）偏移。所得化学模式与碳增丰贫金属 r/s 星 CS29528-028 的丰度一致，前提是喷流模型抛射物未被均匀混合。这是一个新的天体物理场所，可解释至少部分显示介于s与r过程之间丰度模式的贫金属星。