镁同位素的宇宙演化

星际介质中镁的丰度是宇宙时间尺度上恒星形成过程的强有力探针。镁有三个稳定同位素 $^{24}$Mg、$^{25}$Mg、$^{26}$Mg，它们既可由大质量恒星产生，也可由质量为 2 至 8 M$_\odot$ 的中等质量（IM）恒星产生。在本工作中，我们利用宇宙恒星形成率密度（SFRD）的约束，并借助观测到的同位素比值探讨中等质量恒星的作用及其质量范围。我们比较了几种具有金属度依赖性产额的恒星核合成模型，并考虑了自转对大质量恒星产额的影响及其对镁同位素演化的后果。我们使用了一个更新了 2018 年 Planck 合作组测定给出的新观测 SFRD 数据和新再电离约束的宇宙演化模型。我们发现 $^{24}$Mg 主要来自于大质量恒星，而 $^{25}$Mg 和 $^{26}$Mg 来自于中等质量恒星。为拟合镁同位素比值的观测数据，更倾向于存在一个额外的中等质量 SFRD 分量。此外，当 IM 质量范围向更高质量（5–8 M$_\odot$）收窄时，模型与数据之间的一致性进一步改善。尽管一定程度的自转也改善了与数据的拟合，但由于 $^{26}$Mg 的过度产生，我们可以排除所有恒星都具有高自转速度的情况。