中子星双星并合激波中 r 过程元素的输运与混合

r 过程核在中子星双星并合（NSBM）期间抛出的物质中被稳健地合成，因为潮汐力矩以巨大潮汐尾的形式通过外部拉格朗日点传输角动量和能量。如果 NSBM 确实是太阳系 r 过程丰度的唯一来源，那么像我们这样的星系将需要每百万年发生几次 NSBM，每次事件平均抛出约 5x10^{-2} M_sun 的 r 过程物质。由于潮汐尾中的抛射物速度明显大于普通超新星，NSBM 向星际介质（ISM）中沉积了相当数量的能量。与研究超新星遗迹演化的球状模型的大量工作相比，量化 NSBM 抛射物在 ISM 中影响的计算一直缺乏。为了更好地理解其在宇宙学背景下的演化，我们进行了一系列三维流体动力学模拟，采用光学薄辐射冷却，模拟孤立 NSBM 抛射物在取自类银河系星系模拟的环境条件下膨胀。尽管遗迹形态在早期高度复杂，但由原子气体中热不稳定性导致的后续辐射演化与标准超新星激波惊人地相似。这意味着，在无法分辨 NSBM 激波关键演化阶段的星系尺度模拟中，可以使用亚分辨率超新星反馈模型。除其他量外，我们考察了壳层形成时 NSBM 遗迹的半径、时间、质量和动能含量，以及注入 ISM 的动量。我们发现，当扫过的质量约为 10^3 M_sun 时达到壳层形成时期，此时相对于太阳金属丰度 ISM，r 过程物质的质量分数大幅增强了至多两个数量级。