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来自近地超新星与千新星的r过程放射性同位素

高能天体物理现象 2021-12-28 v2 高能物理 - 唯象学 核实验 核理论 地球物理

摘要

合成r过程元素的天体物理场所仍属未知:显然中子星并合(千新星(KNe))有所贡献,且某些类型的核坍缩超新星(SNe)也很可能是至少较轻r过程元素的来源。在地球和月球上发现 60Fe 意味着,在过去几百万年内曾有一个或多个天体物理爆炸发生于地球附近,很可能是SNe。有趣的是, 244Pu 现已被探测到,其大多与 60Fe 脉冲重叠。然而, 244Pu 通量可能延伸至1200万年前,指向不同起源。受这些观测以及SN模型中r过程核合成困难性的启发,我们提出某次KN的抛射物富集了产生本地泡(太阳所在之处)的巨分子云。 244Pu 的加速器质谱(AMS)测量及对其它存活同位素的搜寻,可探查r过程的起源与太阳邻域的历史,包括引发大灭绝(如泥盆纪末)的触发因素,这也促使我们在此给出SNe与KNe所产生的存活r过程放射性同位素丰度的计算。鉴于 244Pu 的存在,其它r过程核素如 93Zr、 107Pd、 129I、 135Cs、 182Hf、 236U、 237Np 与 247Cm 应当存在。它们的丰度及高分辨时间历史可区分SN与KN情景,我们讨论了在深海沉积物与月壤中探测它们的前景。我们表明,Fe-Mn结壳中的AMS 129I 测量已对一种可能的近地KN情景构成约束。

关键词

引用

@article{arxiv.2105.05178,
  title  = {r-Process Radioisotopes from Near-Earth Supernovae and Kilonovae},
  author = {Xilu Wang and Adam M. Clark and John Ellis and Adrienne F. Ertel and Brian D. Fields and Zhenghai Liu and Jesse A. Miller and Rebecca Surman},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2105.05178},
  year   = {2021}
}

备注

45 pages, 14 figures, 11 tables, v2 matches version to appear in ApJ