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其他宇宙中的恒星氦燃烧:三重阿尔法精细调节问题的一个解

宇宙学与河外天体物理 2016-12-08 v2 太阳与恒星天体物理 核理论

摘要

受可能存在具有不同基本常数值的其他宇宙这一想法启发,本文考虑了8^8Be稳定的宇宙中的恒星模型。许多先前作者已指出,若没有众所周知的7.6 MeV处12^{12}C共振,我们宇宙中的恒星将难以产生碳及其他重元素。该共振之所以必要,是因为8^8Be在我们宇宙中不稳定,因此必须通过三重阿尔法反应产生碳以达到所需丰度。尽管共振能量的适度改变(200--300 keV)确实会影响碳的产生,但铍结合能更小的改变(100\sim100 keV)将使8^8Be变得稳定。一个A=8A=8的稳定同位素将消除对三重阿尔法过程(一般而言)以及特别是对12^{12}C共振(具体而言)的需求,从而产生碳。本文探讨了8^8Be在其他宇宙中可能稳定的情况。简单的核物理考虑表明,如果基本常数变化百分之几到百分之十,可以实现结合能约为0.11\sim0.1-1 MeV的束缚态。在这种情况下,8^8Be可通过氦燃烧合成,而12^{12}C可随后通过铍的核燃烧产生。本文聚焦于将氦燃烧成铍的恒星模型;一旦所讨论的宇宙拥有了稳定的铍供应,碳的产生便可在同一颗恒星的后续演化中或在更晚的恒星世代中进行。利用半解析恒星结构模型以及最先进的恒星演化代码,我们发现产生铍的可行恒星构型存在于广泛的参数空间内。最后,我们证明碳可在后续演化阶段产生。

关键词

引用

@article{arxiv.1608.04690,
  title  = {Stellar Helium Burning in Other Universes: A solution to the triple alpha fine-tuning problem},
  author = {Fred C. Adams and Evan Grohs},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1608.04690},
  year   = {2016}
}

备注

48 pages, 9 figures, accepted to Astroparticle Physics