中子星外壳的解压缩与 r-过程核合成

快中子俘获过程，即 r-过程，被认为是解释自然界中观测到的约半数 A>60 稳定核素起源的基础。近年来，核天体物理学家通过添加新的天体物理或核物理要素，发展了越来越精细的 r-过程模型，以期满意地解释太阳系组成。尽管付出了这些努力，r-过程的天体物理场所仍未确定。我们研究了中子星外壳物质在可能被抛射后经历解压缩时的组成。估算了中子星外壳在解压缩前后的组成。考虑了两种不同的可能初始条件：一种是由冷催化物质构成的理想化外壳，另一种是初始处于核统计平衡、温度约为 10 GK 的外壳。我们表明，在第二种情况下，解压缩前且在典型对应于 8 GK 的温度下，由于外壳高密度导致的库仑效应，使得外壳整体组成呈现富中子核素，其质量分布接近太阳系 r-过程丰度分布。然而，由于第二峰系统性向低值偏移，此类分布与太阳系分布有所不同。解压缩后，热外壳中每个种子核可用的少量中子的俘获，导致了稳定富中子核素的最终分布，其 80 < A < 140 核素的质量分布与太阳系分布极好地吻合，前提是外壳初始温度约为 8 GK 且外壳所有层均被抛射。中子星外壳物质的解压缩为轻核素（即 A < 140 的 r-核素）的稳健 r-过程提供了适宜的条件。