千新星辐射流体力学模拟中的元素合成

理解双中子星并合（BNSM）抛射物中 $r$-过程核合成的细节，是解释千新星观测和确定 BNSM 在重元素起源中作用的关键。我们提出了 BNSM 抛射物在直至天量级时间尺度上的自洽二维逐射线辐射流体力学演化，并耦合了在线核网络（NN）。首次将包含动力学成分、螺旋波和盘风的初始数值相对论抛射物分布进行演化，并纳入了详细的 $r$-过程反应与核加热效应。此外还包含了一个简单的喷流能量沉积模型。我们的模拟表明，在事后处理中将最终核合成产额与抛射物的初始热力学分布相关联这一常用方法可能导致不准确的预测。此外，我们发现，在核计算中忽略抛射物辐射流体力学演化的细节，会使包括极轻和第二 $r$-过程峰元素在内的若干元素的最终丰度产生高达一个数量级的偏差。喷流的存在仅影响极区抛射物最内部区域的元素产生，且不改变全局核合成结果。总体而言，我们的分析表明，采用在线 NN 提高了核合成与千星光变曲线预测的可靠性。