银河系中 r-过程元素的起源
星系天体物理
2018-03-28 v2 高能天体物理现象
摘要
一些重元素，如金和铕，几乎完全由快中子俘获过程（r-过程）形成。然而，目前尚不清楚在核坍缩超新星和中子星-中子星合并之间，哪个天体位置产生了宇宙中大部分的 r-过程元素。星系化学演化（GCE）模型可以通过量化重现星系中观测到的铕含量所需的频率和产额来检验这些情景。尽管中子星-中子星合并已成为流行的候选者，但其所需的频率（或速率）需要与引力波测量获得的频率相一致。在此，我们探讨了 LIGO/Virgo 探测到的首个中子星-中子星合并（GW170817）及其伴随的伽马射线暴，并分析了它们对 r-过程元素起源的启示。假设抛射物具有太阳 r-过程丰度模式，LIGO/Virgo 提供的 320-4740 Gpc yr 的中子星-中子星合并速率密度范围，与 GCE 解释银河系中由中子星-中子星合并产生的 Eu 丰度所需的范围惊人地一致。在相同假设下，该事件产生了约 1-5 个地球质量的 Eu 和 3-13 个地球质量的金。当使用理论计算推导 Eu 产额时，由于核天体物理学的不确定性，约束中子星-中子星合并的作用变得更具挑战性。这是首次将核物理不确定性与 GCE 计算直接结合的研究。如果 GW170817 是一个代表性事件，中子星-中子星合并可以产生足量的 Eu，并且很可能是主要的 r-过程场所。
引用
@article{arxiv.1710.05875,
title = {The Origin of r-Process Elements in the Milky Way},
author = {Benoit Côté and Chris L. Fryer and Krzysztof Belczynski and Oleg Korobkin and Martyna Chruślińska and Nicole Vassh and Matthew R. Mumpower and Jonas Lippuner and Trevor M. Sprouse and Rebecca Surman and Ryan Wollaeger},
journal= {arXiv preprint arXiv:1710.05875},
year = {2018}
}
备注
13 pages, 3 figures, 3 tables, submitted to ApJ (version 2)