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用于千新星辐射转移的标定镧系原子数据 I. 原子结构与不透明度

高能天体物理现象 2025-07-11 v1 原子物理

摘要

双中子星并合 GW170817 产生的千新星 (KN) AT2017gfo 的早期光谱表现出由 r 过程核合成产物塑造的众多特征。尽管少数几种元素被初步探测到,但没有第三峰元素被明确识别,因为辐射转移建模所需的原子数据量极其庞大。尽管目前许多元素已有包括原子不透明度在内的全面原子数据,但波长标定数据仍仅限于少数几种离子。为了检验从 La (Z = 57) 到 Yb (Z = 70) 的所有单电离和双电离镧系元素的原子不透明度,我们使用 FAC 代码进行了原子结构计算。我们的计算结合了对局部中心势和所考虑组态数的创新优化,以及旨在增强理论与实验原子能级之间一致性的标定技术。我们评估了计算数据的准确性,包括能级和电偶极 (E1) 跃迁强度,以及它们对 KN 不透明度的影响。我们发现,强跃迁 (log(gf)>1\log(gf)>-1) 与实验和半经验计算均吻合良好。对于具有大量实验数据的离子,计算出的不透明度与先前的计算吻合良好。通过用实验数据标定低能级,我们识别出了 66,591 条具有实验标定波长信息的跃迁,使得未来通过辐射转移建模进行镧系谱线识别成为可能。我们的计算总共涵盖 28 种离子,产生了 146,856 个低于电离阈值的能级以及这些能级之间的 28,690,443 条跃迁。

关键词

引用

@article{arxiv.2507.07785,
  title  = {Calibrated Lanthanide Atomic Data for Kilonova Radiative Transfer. I. Atomic Structure and Opacities},
  author = {Andreas Flörs and Ricardo Ferreira da Silva and José P. Marques and Jorge M. Sampaio and Gabriel Martínez-Pinedo},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2507.07785},
  year   = {2025}
}

备注

Submitted to Phys. Rev. D. 50 pages, 44 figures