富氢超新星中 r-过程增丰的影响

核心坍缩超新星是快中子捕获过程（$r$-过程）的候选场所。我们探讨了 $r$-过程核素增丰对富氢超新星（SNe IIP）光变曲线的影响，并评估了这些特征的可探测性。我们修改了辐射输运代码 $\texttt{SNEC}$，以包含超新星喷出物中 $r$-过程元素的不透明度和放射性加热的近似效应。我们展示了涵盖一系列总 $r$-过程质量 $M_{\rm r}$ 及其在喷出物中假设的径向分布的模型，发现与普通 SNe IIP（不含任何 $r$-过程元素）相比，$M_{\rm r} \gtrsim 10^{-2} M_\odot$ 足以在其光变曲线中引起可察觉的差异。$r$-过程增丰的主要测光特征包括平台期的缩短（与氢复合光球层退缩至富含 $r$-过程的层相吻合）以及平台期后更陡峭的下降（与超新星颜色变红相关）。我们将富含 $r$-过程的模型与普通 IIP 模型及观测数据进行了比较，表明只要富含 $r$-过程的层被混合到距喷出物表面 $\gtrsim$ 一半的位置，$M_{\rm r} \gtrsim 10^{-2} M_\odot$ 的产额在暂现源观测者使用的多个指标上都是潜在可探测的。这个可探测性阈值可以大致用一个两区（“超新星内的千新星”）图像解析地重现。假设一小部分超新星产生了可探测的 $r$-过程产额 $M_{\rm r} \gtrsim 10^{-2}M_\odot$，并尊重对银河系总产生率的约束，我们估计需要观测 $\gtrsim 10^{3}-10^4$ 颗超新星才能发现一个 $r$-增丰事件，这一壮举可能通过薇拉·鲁宾天文台实现。