太阳与低金属丰度下旋转大质量恒星中的 $s$-过程产生

旋转被证明对大质量恒星的结构和轻元素核合成有强烈影响。特别是，包含旋转的模型可以重现晕极贫金属（EMP）恒星中观测到的原初氮。额外的探索性模型表明旋转可能在低金属丰度下增强 $s$-过程产生。在此，我们提出一个包含旋转和完整 $s$-过程网络的大质量恒星模型大网格，以研究旋转对弱 $s$-过程的影响。我们探索了产生大量超出锶峰（弱 $s$-过程通常停止处）元素的可能性。我们使用日内瓦恒星演化代码耦合一个扩展的反应网络（包含 up to bismuth 的737种核素）计算了四种金属丰度（$Z = 0.014,10^{-3}$, $10^{-5}$, 和 $10^{-7}$）下从主序到氧燃烧结束的 $15-40\,\text{M}_\odot$ 模型。我们确认对流 H 壳与 He 核之间的旋转诱导混合使得在低金属丰度下原初 $^{14}$N 和 $^{22}$Ne 以及 $s$-过程的重要产生成为可能。在低金属丰度下，尽管产生仍受限于铁种子的初始数量，旋转通过增加中子与种子比例增强了 $s$-过程产生，甚至对于比锶更重的同位素也是如此。该比例的增加是 $^{22}$Ne 原初产生的直接结果。尽管存在影响 $s$-过程产生的核物理不确定性和影响旋转诱导混合的恒星不确定性，我们的结果显示当考虑旋转时低金属丰度下 $s$ 过程有稳健的产生。考虑具有初始旋转速率分布的模型能够重现（碳增和正常）EMP 恒星中观测到的 [Sr/Ba] 比值的大范围变化。