利用双中子星并合观测推断银河系多通道r过程元素增丰

GW170817的观测强烈表明，双中子星（BNS）并合产生快中子俘获核合成（r过程）元素。然而，这些并合是否能解释银河系历史上所有的r过程元素增丰仍然是一个悬而未决的问题。在此，我们利用天体物理中子星观测来约束BNS通道的贡献。速率和质量分布由LIGO/Virgo/Kagra通过最新星表GWTC-3约束，中子星状态方程由引力波、射电和X射线观测约束，延迟时间分布由短伽马射线暴（GRB）宿主星系关联约束。我们提出了一个贝叶斯框架，将这些观测线索与丰度数据一致地结合起来，以量化单个和多个天体物理增丰源的贡献和不确定性。虽然我们获得的每次BNS事件r过程元素产额分布与地球物理和天体物理丰度约束一致，但仅BNS的增丰场景与观测到的银河系盘星r过程丰度趋势不一致。利用恒星丰度观测代替短GRB约束，我们推断出一个更短的延迟时间分布，其幂律指数$\alpha\leq -2.0$，最小延迟时间$t_{\rm min}\leq 40$ Myr，置信度为90%。这样的延迟时间与标准BNS形成模型预测的延迟时间存在矛盾。或者，我们确认了一个双通道场景，其中第二个通道跟踪恒星形成历史而没有显著延迟，可以同时解释银河系恒星和短GRB观测。我们表明，今天银河系中45%--90%的r过程丰度是由一个跟踪恒星形成的通道产生的，而不是由具有显著延迟时间的BNS并合产生的。