矮星系中的中子俘获元素 II:低金属度下 s-过程与 i-过程的挑战

慢($s$)与中等($i$)中子($n$)俘获过程均发生于渐近巨星分支(AGB)恒星与大质量恒星中。为研究低金属度下 $s$-与 $i$-产物的累积,我们考察玉夫座矮椭球星系中 98 颗恒星(金属度 $-2.4<\text{[Fe/H]}<-0.9$)的 Y、Ba、La、Nd 和 Eu 丰度。AGB 恒星的化学增丰在玉夫座中 $\text{[Fe/H]}\approx-2$ 处变得明显,并导致 [Y/Ba]、[La/Ba]、[Nd/Ba] 与 [Eu/Ba] 随金属度下降,在最高 $\text{[Fe/H]}\approx-1$ 处达到亚太阳值。为研究个别核合成位点,我们将三颗 $n$-富玉夫座恒星与理论产额比较。一颗具有高 $\text{[Sr, Y, Zr]}>+0.7$ 的碳增丰贫金属(CEMP-no)恒星最符合快速旋转大质量星模型,第二颗(可能为 CH 星)符合 $i$-过程,而第三颗无满意拟合。为更普遍理解重元素的累积,我们首次计算玉夫座中 $s$-与 $i$-过程对化学增丰的累积贡献,并与理论预言比较。通过修正 $r$-过程,我们推导出玉夫座总体 $s$-和/或 $i$-过程中的 $\text{[Y/Ba]}_{s/i}=-0.85\pm0.16$、$\text{[La/Ba]}_{s/i}=-0.49\pm0.17$ 与 $\text{[Nd/Ba]}_{s/i}=-0.48\pm0.12$。这些丰度比处于银河系中具有 $s$-或 $i$-过程特征的 CEMP 恒星的比值范围内。我们在玉夫座测得的低 $\text{[Y/Ba]}_{s/i}$ 与 $\text{[La/Ba]}_{s/i}$ 与仅由 $s$-过程产生不一致,而更兼容 $i$-过程模型。因此我们得出结论:在玉夫座矮椭球星系中 $n$-俘获元素的累积过程中,$s$-与 $i$-过程均十分重要。