II 型坍缩星吸积盘中的核合成

我们研究了由 II 型坍缩星形成的伽马射线暴 (GRB) 吸积盘内部的核合成。在这些坍缩星中，大质量恒星的核心坍缩首先导致原中子星的形成，并驱动一次温和的超新星爆发。然而，这种超新星抛射物缺乏动量并回落到中子星上，使其转变为恒星级黑洞。为了研究由超新星抛射物回落物质形成的此类吸积盘的流体动力学和核合成，我们使用了成熟的流体动力学模型。在这样的盘中，中微子冷却在温度和密度较高的内盘变得重要。吸积率 ($\dot{M}$) 越高，盘中的密度和温度就越高。在这项工作中，我们处理的是具有相对较低吸积率的吸积盘：$0.001 M_\odot s^{-1} \lesssim \dot{M} \lesssim 0.01 M_\odot s^{-1}$，因此这些盘主要是平流主导的。我们使用富氦和富硅的丰度作为外盘核合成的初始条件，并配备盘流体动力学和核网络代码，研究物质流入并落入中心天体时的丰度演化。我们研究了核合成产物随外盘初始丰度变化以及随质量吸积率变化的情况。我们报告了若干异常核素的合成，如 ${31}P$、${39}K$、${43}Sc$、${35}Cl$，以及钛、钒、铬、锰和铜的各种同位素。我们也确认了正如先前作者所示，铁、钴、镍、氩、钙、硫和硅的同位素在盘中得到合成。许多这样合成的重元素通过外流从盘中喷射出来，因此它们应在观测数据中留下其特征。