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核塌缩超新星中的γ-过程核合成 II. 爆炸模型的影响

太阳与恒星天体物理 2024-06-05 v1 高能天体物理现象

摘要

核塌缩超新星(CCSNe)中的γ-过程可以产生许多比铁重的缺中子稳定同位素(p-核)。然而,当前的模型预测并不能完全重现太阳丰度。我们通过研究具有不同初始质量和CCSN爆炸的恒星模型,探讨了不同爆炸能量和参数对p-核核合成的影响。我们发现,如果由于碳氧壳层合并,γ-过程在恒星前身中已经高效发生,那么总的p-核产额仅受CCSN爆炸模型的影响很小。在大多数来自没有碳氧壳层合并的前身星的CCSN爆炸中,γ-过程产额随爆炸能量增加而增加,最多可达一个数量级,具体取决于前身星结构和CCSN模型。如果观察单个p-核的产生,p-核产额随爆炸能量的变化趋势更为复杂。轻p-核往往随着爆炸能量的增加而增加得最多。特别是,对于喷射出α-丰富冻结成分的CCSN模型,最轻p-核的产额增加了多达三个数量级。我们首次使用不同的恒星大质量集合,进行了关于改变CCSN爆炸模型对p-核产生影响的广泛研究。与之前的预期和文献中的最新结果不同,我们发现p-核的平均产额倾向于随爆炸能量增加而增加。我们还证实,在碳氧壳层合并中爆炸前的p-核产生是一个稳健的结果,与随后的爆炸核合成无关。恒星前身星演化和CCSN爆炸中变化的现实范围可能会增强CCSN对p-核星系化学演化的贡献。

关键词

引用

@article{arxiv.2405.07783,
  title  = {The $\gamma$-process nucleosynthesis in core-collapse supernovae II. Effect of the explosive recipe},
  author = {Lorenzo Roberti and Marco Pignatari and Chris L. Fryer and Maria Lugaro},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2405.07783},
  year   = {2024}
}

备注

11 pages, 3 figures, 4 tables. Accepted for publication in A&A