坍缩星超新星中 R 过程增丰的特征

尽管近期取得进展，负责快中子俘获（r 过程）核合成的天体物理通道仍是一个未决问题。对引力波探测到的中子星并合后千新星的观测确立了并合作为 r 过程的一个场所，但可能还需要额外源来充分解释宇宙中的 r 过程增丰。一个引人入胜的可能性是，快速自转的大质量恒星在经历核坍缩时，从其下落物质形成的吸积盘发射出富 r 过程的 outflows。在此情形下，r 过程风构成由“坍缩星”爆发产生的超新星（SN）抛射物中的一个组分。我们呈现了 r 过程增丰对坍缩星产生之 SN 辐射影响的首个系统性研究。我们半解析地模拟了从爆发到晚期的 r 过程 SN 辐射，并确定了其区分性特征。识别 r 过程 SN 的难易取决于风物质混入最初无 r 过程的抛射物外层的效果。在许多情况下，增丰产生近红外（NIR）超出，可在爆发后约 75 天内探测到。我们还讨论了检验 r 过程坍缩星理论的最佳目标与观测策略，发现对爆发后头几个月高速度 SN 的光学及 NIR 辐射进行频繁监测，在尊重有限观测资源的同时提供了合理的成功机会。此类对 r 过程坍缩星候选体的早期识别也为近红外与中红外的星云期光谱后续观测奠定了基础，例如利用 James Webb Space Telescope。