球状星团 M4 和 M22 的 s-过程增丰

我们研究了球状星团 M4 (NGC 6121) 和 M22 (NGC 6656) 中由慢中子俘获过程（$s$-process）产生的元素增丰情况。M4 中的恒星具有均匀的 Fe 和中子俘获元素丰度，但相对于其他具有相似金属丰度的星团，整个星团在 $s$-过程元素（Sr, Y, Ba, Pb）上表现出增丰。在 M22 中，两个恒星群表现出不同的 Fe 和 $s$-过程元素丰度。通过从富 $s$-过程恒星中减去贫 $s$-过程恒星的平均丰度，我们推导出了 M4 和 M22 的 $s$-过程残差或经验 $s$-过程分布。我们发现，M22 中的 $s$-过程分布更偏向重 $s$-峰（Ba, La, Ce）和 Pb，而 M4 主要增丰了轻 $s$-峰元素（Sr, Y, Zr）。我们利用包含旋转的大质量恒星模型产额构建了简单的化学演化模型，旋转显著增加了低金属丰度下的 $s$-过程产量。我们表明，旋转速率高达临界（瓦解）速度 50\% 且调整了首选 $^{17}$O($\alpha$,$\gamma$)$^{21}$Ne 反应率的大质量恒星模型，所产生的重 $s$-元素和 Pb 不足以匹配经验分布。对于纳入 AGB 产额的模型，我们发现仅凭中等质量产额（具有 $^{22}$Ne 中子源）无法重现 M4 和 M22 的轻至重 $s$-元素比率，需要来自具有 $^{13}$C 口袋模型的少量贡献。基于我们假设 $^{13}$C 口袋形成于初始质量低于 3.0 至 3.5 M$_\odot$ 之间的过渡范围，我们匹配了 M22 $s$-过程残差中的轻至重 $s$-元素比率，并预测最小增丰时标在 240 至 360 Myr 之间。我们的预测值与通过等时线拟合得出的两组之间 300 Myr 的年龄差上限一致。