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通过星际考古学解读元素起源

太阳与恒星天体物理 2025-03-25 v1 星系天体物理

摘要

低金属星体保留了银河系第一次星际核合作用事件的痕迹,因为其表面丰度反映了其出生时所构成的星际介质的组成。除原始大爆炸核合外,因其寿命短,巨型恒星主导了早期银河系星际介质的 ejected 物质。大多数巨型恒星将以坍缩式超新星(CCSN)形式结束,其典型的 ejected 丰度分布(例如以 alpha 元素相对 Fe 比率)反映了这些贡献。本质上,所有 CCSN 都贡献 56Fe。因此,低金属星体可用于检验其他元素丰度是否与 Fe 相关,即这些元素是否在祖星源中共同产生,或者是否需要不同的或额外的天体物理起源。本次分析聚焦于 [Fe/H]<-2 的星体,因为这些星体探索了银河系最早形成阶段,当时只有一个或极少数的核合事件对其出生时所来之气体的 ejected 物质作出贡献。此时尚未有低质量或中等质量恒星(或类型 Ia 超新星)贡献任何额外的重元素。遵循此前关于重 r-process 元素起源的工作[1],我们将本研究扩展到检验 Fe 与 Li、Be、C、N、Na、Mg、Si、S、Ca、Ti、Cr、Ni、Zn、Ge、Se、Sr、Zr、Ba、Ce、Sm、Eu、Yb、Lu、Hf、Os、Ir、Pb、Th 和 U 的 Pearson 与 Spearman 相关性,使用来自 SAGA[2] 和 JINA[3] 数据库的高分辨率星际丰度数据。主要目标是识别哪些观察到的元素(i)可能与 Fe 在(可能多种)CCSN 中共同产生,哪些元素需要(ii)完全不同的,或(iii)至少需要额外的天体物理起源。

关键词

引用

@article{arxiv.2503.18233,
  title  = {Deciphering the Origins of the Elements Through Galactic Archeology},
  author = {Khalil Farouqi and Anna Frebel and Friedrich-Karl Thielemann},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2503.18233},
  year   = {2025}
}

备注

39 pages, 13 figures, review paper for the Topical Collection to Nuclear Physics in Astrophysics, submitted to EPJA