低金属丰度大质量旋转恒星中的非标准 s 过程

背景。已知旋转会影响大质量恒星中轻元素的核合成，主要是通过旋转诱导混合。特别是，旋转促进了初级氮的产生。旋转恒星模型能够重现在低 Z 晕族恒星中观测到的氮。目标。在此，我们提出了低 Z 下旋转大质量恒星的首个恒星模型网格，其中使用了完整的 s 过程网络来研究旋转诱导混合对重元素核合成的影响。方法。我们使用了包含扩展反应网络（核素种类直至铋）的 Geneva 恒星演化代码，计算了三种不同 Z 以及不同初始旋转速率下的 25 M$_\odot$ 模型。结果。首先，我们证实了旋转诱导混合导致初级 $^{22}$Ne 的产生，这是大质量恒星中 s 过程的主要中子源。因此，旋转在所有 Z 下都促进了大质量恒星中的 s 过程。其次，在包含旋转的模型中，中子与种子核之比随 Z 的降低而增加，这导致在核心 He 燃烧结束时，Z < 1e-3 下所有铁种子被完全消耗。因此在低 Z 下，铁种子是这种被促进的 s 过程的主要限制因素。第三，随着 Z 的降低，直至 Ba 峰的元素的产生增加，而以 Sr 峰元素为代价。我们研究了初始旋转速率以及不确定的 $^{17}$O$(\alpha,\gamma)$ 反应率（它强烈影响 $^{16}$O 的中子毒物强度）对我们结果的影响。这项研究表明，旋转模型可以在很宽的 Z 范围内产生大量直至 Ba 的元素。第四，与 He 核心相比，He 壳层中的初级 $^{22}$Ne 产生量甚至更高（在所有 Z 下质量分数 > 1%），这可能为 He 壳层中以初级中子源为驱动的爆炸性中子俘获核合成打开大门。