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大质量恒星超新星前演化与核合成的代码依赖性:演化至核心氦燃烧结束

太阳与恒星天体物理 2015-06-23 v1

摘要

大质量恒星是宇宙中辐射、动能和化学反馈的关键来源。然而,不同研究组各自使用自己的代码、输入物理选择和数值近似计算的大质量恒星模型网格,对同一恒星得出不一致的结果。我们使用其中三个一维代码——GENEC、KEPLER和MESA——来计算非旋转恒星模型(15 M15~\mathrm{M}_\odot20 M20~\mathrm{M}_\odot25 M25~\mathrm{M}_\odot),并比较它们的核合成。我们从主序星阶段追踪演化直至核心氦燃烧结束。GENEC和KEPLER模型采用了大型已发表模型网格中使用的物理假设。MESA代码被设置为使用对流核心超射,使得CO核心质量与GENEC获得的一致。对于所有模型,使用NuGrid后处理工具MPPNP计算了完整的核合成。我们发现模型预测的表面丰度基本一致。在氦核中,Fe到Mo的元素过生产因子的标准偏差小于30%30\,\%——小于当前核物理不确定性的影响。对于我们的三个初始质量,三个恒星演化代码得出一致的结果。模型关键性质的差异,例如氦核和CO核心质量以及作为红超巨星所花费的时间,可追溯到对对流的处理以及在较小程度上对质量损失的处理。恒星中的混合过程仍然是恒星建模中的关键不确定性。因此需要更好地约束的表述来提高恒星演化模型的预测能力。

关键词

引用

@article{arxiv.1412.6518,
  title  = {Code dependencies of pre-supernova evolution and nucleosynthesis in massive stars: Evolution to the end of core helium burning},
  author = {Samuel Jones and Raphael Hirschi and Marco Pignatari and Alexander Heger and Cyril Georgy and Nobuya Nishimura and Chris Fryer and Falk Herwig},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1412.6518},
  year   = {2015}
}

备注

17 pages, 10 figures, 7 tables; accepted for publication in Monthly Notices of the Royal Astronomical Society