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核系统不确定性对致密双星并合中动力学与盘抛射物成分及衰变热的影响

高能天体物理现象 2023-05-24 v3 核理论

摘要

快中子俘获(r-)过程所生成元素的理论产额带有潜在的大不确定性,源于对核性质认识的不完备以及物质抛射过程流体力学建模的近似。我们通过改变描述实验未知丰中子核的理论核输入模型,给出核不确定性的深入研究。这包括计算辐射中子俘获率的两种框架,以及 14 种不同的核质量、β\beta-衰变率与裂变性质模型。我们的 r-过程核网络计算基于 NS-NS 或 NS-BH 双星并合动力学抛射物质的详细流体力学模拟,以及 BH-环系统长期抛射物。核不确定性对 r-过程丰度分布与早期放射性加热率的影响较为温和(单个 A>90A>90 丰度在约 20 倍内,加热率在 2 倍内)。然而,其对晚期加热率的影响更为显著,且强烈依赖于裂变的贡献。我们发现,若仅使用单条轨迹而非考虑 \sim200-300 条轨迹的集合,对核物理输入的敏感性显著更大,且核不确定性的定量效应强烈依赖于各轨迹所采用的条件。我们利用预测的 Th/U 比值估计六颗贫金属星的宇宙年代学年龄,发现核不确定性的影响可达 2 Gyr。

关键词

引用

@article{arxiv.2207.07421,
  title  = {Impact of systematic nuclear uncertainties on composition and decay heat of dynamical and disk ejecta in compact binary mergers},
  author = {I. Kullmann and S. Goriely and O. Just and A. Bauswein and H. -T. Janka},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2207.07421},
  year   = {2023}
}

备注

28 pages, 24 figures, accepted to MNRAS