天体物理反应网络的骨架动力学简化

开发了一种新方法，用于提取核燃烧的精确骨架反应模型。基于强迫最优时间相关（f-OTD）方案，对同位素质量分数关于反应速率的局部灵敏度进行了建模。然后对这些灵敏度进行时间分析以生成骨架模型。通过对与 SNe Ia 相关的碳和氧的定密度和定温度燃烧进行骨架简化，展示了该方法。选择 495 同位素 Torch 模型作为详细反应网络。针对不同的温度、密度和质子与中子比，生成了 SNe Ia 中 $^{56}\text{Ni}$ 最大产额的图谱。然后使用来自该图谱的初始条件进行 f-OTD 模拟和灵敏度分析。推导出了一系列骨架模型，并通过与现有骨架模型进行比较来评估其性能。先前的模型是直观构建的，假设 $\alpha$ 链反应占主导地位。新生成的骨架模型与先前模型的比较基于各模型预测的能量释放以及 $^{44}\text{Ti}$ 和 $^{56}\text{Ni}$ 丰度。还探讨了初始成分中 $\mathtt{y}_e \neq 0.5$ 的后果，其中 $\mathtt{y}_e$ 是电子分数。模拟结果表明，正如预期的那样，$^{56}\text{Ni}$ 的产额随着 $\mathtt{y}_e$ 的降低而减少，并且 $^{43}\text{Sc}$ 是通向 $^{56}\text{Ni}$ 生成的质子和中子通道中的关键同位素。结果表明，对于 $\mathtt{y}_e \lesssim 0.5$ 的初始条件，包含 150 个同位素的 f-OTD 骨架模型能够准确预测 SNe Ia 中的 $^{56}\text{Ni}$ 丰度。