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重元素尘埃解释千新星晚期光谱

高能天体物理现象 2026-07-01 v1 太阳与恒星天体物理
作者: Nanae Domoto , Kenta Hotokezaka , Daniel Kasen
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摘要

中子星合并是 rr 过程的主要场所，产生由放射性驱动的光学和红外瞬变现象，即千新星。对千新星 AT2017gfo（与引力波事件 GW170817 相关）和 AT2023vfi（与 GRB 230307A 相关）的观测，使得测量喷射出的 rr 过程物质的质量以及证认抛射物中的重元素成为可能。然而，晚期观测揭示了温度低于 1000 K 的强红外辐射，这很难仅用原子吸收和发射过程来解释。在本文中，我们表明千新星抛射物提供了有利于由包括 Zr、W 和 Os 在内的耐熔 rr 过程元素组成尘埃颗粒形成的条件。我们使用 W 的反应速率系数作为代理计算了尘埃颗粒的动力学形成，发现尘埃形成效率很高，特别是在慢速抛射物中。这与以往依赖经典成核框架的研究形成对比。通过执行包含尘埃形成的辐射转移模拟，我们证明 rr 过程尘埃自然地解释了观测到的晚期红外辐射。rr 过程尘埃的形成和丰度对抛射物质量、成分和膨胀速度高度敏感。因此，来自 rr 过程尘埃的红外辐射可以作为探测中子星合并中重元素产生的新探针。

关键词

千新星 r 过程 尘埃形成 中子星合并 红外辐射 辐射转移

引用

@article{arxiv.2607.00433,
  title  = {Heavy element dust explains the late-time spectra of kilonovae},
  author = {Nanae Domoto and Kenta Hotokezaka and Daniel Kasen},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2607.00433},
  year   = {2026}
}

备注

16 pages, 8 figures