GRB 130603B 及其千新星对 r-过程核合成的启示

在短伽马射线暴 GRB 130603B 之后初步识别出的 Li-Paczynski 千新星表明，有百分之几个太阳质量的中子星物质被抛射出来，并且这些抛射物质已通过放射性衰变转化为重 r-过程元素。如果这一识别正确，则证实了长期的预测（Eichler, Livio, Piran 和 Schramm 1989）：一方面，短伽马射线暴（sGRBs）产生于致密双星并合（CBMs）；另一方面，这些事件是重（$A>130$）r-过程核素的重要甚至可能是主要来源。假设此解释正确，我们得出抛射质量的下限为 $0.02 m_\odot$。利用当前对 sGRB 发生率的估计以及 50 的束流因子，与 sGRB 相关的并合事件可以产生宇宙中观测到的所有重 r-过程物质。我们将这一结论与宇宙化学进行对比，表明尽管此类事件罕见，但混合过程足以解释银河系中 r-过程物质当前的均匀分布。然而，在一些极低金属丰度恒星中出现大量的铕（Eu），要求某些并合事件发生得非常早，即在最早期的恒星形成阶段之后很短的时间延迟内发生。或者，在那个早期阶段可能有额外的早期 r-过程源 contributed。最后，我们指出，早期太阳系中存在短寿命 ${244}^\text{Pu}$ 的证据表明，在太阳系形成前不久（几亿年内），太阳系附近发生过一次此类并合事件。