恒星演化对三α反应速率的约束
太阳与恒星天体物理
2015-05-28 v1 核实验
摘要
受近期核物理计算对三α反应速率提出的重大修正所推动，我们基于恒星演化理论定量研究了该速率的约束条件。我们计算了目标恒星模型，以探究该速率在 0.8 < M / M_sun < 25 质量范围及 Z = 0 至 Z = 0.02 金属丰度范围内的影响。修正后的速率对低质量和中等质量恒星的演化有显著影响，而对大质量恒星（M >~ 10 M_sun）演化的影响极小。我们发现，采用修正后的速率会抑制初始质量范围 0.8 < M / M_sun < 6 的恒星在 AGB 阶段的氦壳层闪，这与观测事实相矛盾。氦壳层闪的缺失是由于修正后的三α反应截面在涉及的温度下对温度的依赖性较弱。在我们的模型中，表明在 T = 1 - 1.2 × 10^8 K 处（截面正比于 T^{nu}），截面的温度依赖性至少应有 nu > 10。我们还推导了氦点火曲线，以估计保留低质量第一红巨星所需的最大截面。半解析推导的点火曲线表明，在约 10^{7.8} K 处，反应速率应小于约 10^{-29} cm^6 s^{-1} mole^{-2}，这比 NACRE 汇编中的值大约三个数量级。为尝试与修正后的速率相协调，我们计算并分析了增强 CNO 循环反应速率的模型，以提高第一巨星支的最大光度。然而，即使将所有与 CNO 循环相关的反应速率增强十个数量级以上，也不可能达到典型的 RGB 尖端光度。
引用
@article{arxiv.1107.4984,
title = {Stellar Evolution Constraints on the Triple-Alpha Reaction Rate},
author = {Takuma Suda and Raphael Hirschi and Masayuki Y. Fujimoto},
journal= {arXiv preprint arXiv:1107.4984},
year = {2015}
}
备注
14 pages, 8 figures, accepted by the ApJ