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低电子分数千新星抛射物中的锕系元素特征

高能天体物理现象 2025-01-07 v2

摘要

已知中子星(NS)并合通过快中子捕获(r-过程)核合成产生重元素。锕系元素预期仅由最富中子环境中的 r-过程产生。因此,确认中子星并合是否提供了锕系元素产生的必要条件,对于确定它们在宇宙中的起源至关重要。千新星(KN)光谱中的锕系元素特征可能给出答案,前提是有合适的模型来解释观测数据。在本研究中,我们考察了富中子并合抛射物中的锕系元素特征。我们使用了三种具有不同成分和放射性功率的抛射物模型,这些模型由使用相同初始电子分数(Ye=0.15Y_e = 0.15)但采用不同核物理输入和热力学膨胀史的核合成计算生成。使用 SUMO 非局部热力学平衡(NLTE)辐射转移代码将这些模型从并合后 10 天演化至 100 天。我们强调了核性质的不确定性以及热力学轨迹的选择如何在 YeY_e 值相等时产生完全不同的输出。我们考察了一个无锕系元素模型和两个富锕系元素模型,发现涌现光谱和光变曲线的演化因锕系元素含量及模型的整体衰变特性而显著不同。我们还提出了潜在的锕系元素关键光谱特征,其中双电离的 89_{89}Ac 和 90_{90}Th 作为 KN 抛射物中锕系元素存在的光谱指标可能尤为引人关注。

关键词

引用

@article{arxiv.2409.16210,
  title  = {Actinide signatures in low electron fraction kilonova ejecta},
  author = {Quentin Pognan and Meng-Ru Wu and Gabriel Martínez-Pinedo and Ricardo Ferreira da Silva and Anders Jerkstrand and Jon Grumer and Andreas Flörs},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2409.16210},
  year   = {2025}
}

备注

21 pages with appendices, 11 figures, published in MNRAS