致密双星并合动力学与环抛射物中的核合成
太阳与恒星天体物理
2015-10-13 v2 高能天体物理现象
摘要
我们展示了一项关于致密双星并合（CBMs）及其遗迹黑洞（BH）-环系统中的抛射物内 r 过程元素核合成的综合研究。BH-吸积环的演化通过牛顿流体动力学代码模拟了数秒，该代码包含粘滞效应、旋转 BH 的伪牛顿引力，以及用于电子中微子和反中微子输运的依赖于能量的两矩闭合方案。所研究的案例以相对论性双中子星（NS-NS）和 NS-BH 并合模型为指导，产生约 3-6 Msun 的 BH，旋转参数 A~0.8，环质量 0.03-0.3 Msun。我们的核合成分析包括 CBM 阶段抛出的动力学（瞬时）抛射物，以及遗迹 BH-环系统的中微子和粘滞驱动外流。虽然通常约 20-25% 的初始吸积环质量通过粘滞驱动外流损失，中微子驱动风最多再贡献约 1%，但中微子加热显著增强了粘滞抛射物。由于 BH-环抛射物具有广泛的电子分数（0.1-0.6）和熵分布，它们产生从 A~80 到锕系元素的重元素，其中 A>130 核的相对贡献居次要地位，并且敏感依赖于 BH 和环质量以及剪切粘滞的精确处理。CBM 和 BH-环阶段的组合抛射物能极好地重现 A>90 的太阳丰度。环抛射物贡献的变化可能解释观测到的较轻元素（40<Z<56）相对于较重元素的变化，而与环抛射物相比瞬时抛射物的大幅减少（例如在高不对称性 NS-BH 并合中）可能解释重元素贫乏恒星的组成。
引用
@article{arxiv.1504.05448,
title = {Nucleosynthesis in dynamical and torus ejecta of compact binary mergers},
author = {Oliver Just and Andreas Bauswein and Ricard Ardevol Pulpillo and Stephane Goriely and H. -Thomas Janka},
journal= {arXiv preprint arXiv:1504.05448},
year = {2015}
}
备注
7 pages, 4 figures, only changed title compared to previous version, accepted for publication in Proceedings of Science (Nuclei in the Cosmos XIII, Debrecen)