氦燃烧反应速率对大质量恒星演化与核合成的影响

我们研究了大质量恒星的超新星前演化及超新星核合成产额对氦燃烧反应速率在其不确定度范围内变化的敏感性。我们使用 Lodders (2009) 提供的当前太阳丰度作为初始恒星成分。我们计算了 12 个初始恒星质量的网格，每个恒星质量包含 176 个模型，以探索独立变化 $^{12}\mathrm{C}(\alpha,\gamma)^{16}\mathrm{O}$ 和 $3\alpha$ 反应速率（分别记为 $R_{\alpha12}$ 和 $R_{3\alpha}$）的影响。研究发现，当 $R_{3\alpha}$ 和 $R_{\alpha12}$ 变化 +/-25% 时，中等质量元素 ($A=16-40$) 和沿弱 s-过程路径的纯 s-过程同位素（$^{70}\mathrm{Ge}$, $^{76}\mathrm{Se}$, $^{80}\mathrm{Kr}$, $^{82}\mathrm{Kr}$, $^{86}\mathrm{Sr}$, 和 $^{87}\mathrm{Sr}$）的产率因子与预测值合理吻合；然而，纯 s-过程同位素倾向于比中等质量同位素更偏好较高的 $R_{3\alpha}$ 值。$R_{3\alpha}$ ($R_{\alpha12}$) 的实验不确定度（一个标准差）约为 +/-10% (+/-25%)。结果表明，更精确地测量其中一个速率将降低从当前计算中推断出的另一个速率的不确定度。我们还观察到，由于恒星对流结构的差异，反应速率的微小变化会导致产率因子和标准差的急剧变化。我们使用致密性参数来评估哪些模型可能会成功爆发为超新星，从而贡献爆炸性核合成产额。我们还提供了每个模型的近似残余质量以及核心氦燃烧结束时的碳质量分数，作为后续演化阶段的关键参数。