Nucleosynthesis in Type Ia Supernovae, Classical Novae, and Type I X-Ray Bursts. A Primer on Stellar Explosions
Universitat Politècnica de Catalunya（加泰罗尼亚理工大学）；Institut d’Estudis Espacials de Catalunya（加泰罗尼亚空间研究所）
本文综述了Ia型超新星、经典新星和I型X射线暴的核合成过程，结合多学科方法探讨恒星爆炸中的元素生成机制。
2026-01-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
Production of Nickel-56 in black hole-neutron star merger accretion disk outflows
一个紧凑的物体合并事件的可能结果是一个中心黑洞，周围是一个快速吸积的环形碎片。这个碎片盘是元素合成的丰富来源，其结果需要预测个别事件的电磁对应物，并了解合并对银河系化学演化的贡献。在这里，我们研究的背景下，一个二维的，时间相关的黑洞中子星合并吸积盘模型的盘流出核合成。我们使用两个时间快照，从这个模型来研究的影响的中微子通量从磁盘上的元素合成的演变。虽然早期磁盘快照的中微子通量似乎有利于富含中子的流出，但后期快照的情况则相反。因此，我们在流出物中发现了大量的镍-56。
2013-12-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
Nucleosynthesis in the accretion disks of Type II collapsars
本文研究了由II型双星形成的伽马射线暴（GRB）吸积盘内的核合成。在这些类星体中，大质量恒星的核心坍缩首先导致原中子星的形成，并驱动了温和的超新星爆炸。然而，这颗超新星的喷出物缺乏动量，并落回中子星，中子星转化为恒星质量的黑洞。为了研究这种由超新星喷出物的回落物质形成的吸积盘的流体动力学和核合成，我们使用了已经建立的流体动力学模型。在这样的盘中，中微子冷却在温度和密度较高的内盘中变得很重要。吸积率（点{M}）越高，盘中的密度和温度越高。在这项工作中，我们处理的吸积盘具有相对较低的吸积率：0.001 M_sun s^{-1} \lesssim.{M} \lesssim 0.01 M_sun s^{-1}，因此这些磁盘主要是平流占主导地位。我们以氦和硅的丰度作为外盘核合成的初始条件，结合盘流体力学和核网络程序，研究了物质流入和落入中心物体时的丰度演化。我们调查的变化，在磁盘的核合成产物的初始丰度在外盘的变化，也与质量吸积率的变化。我们报道了几个不寻常的核，如{31}P，{39}K，{43}Sc，{35}Cl，以及钛，钒，铬，锰和铜的各种同位素的合成。我们还证实，铁，钴，镍，氩，钙，硫和硅的同位素得到合成的磁盘，如以前的作者所示。这样合成的重元素中有许多是通过外流从盘中喷出的，因此它们应该在观测数据中留下它们的特征。
2013-05-08 astro-ph.HE nucl-th
R-process nucleosynthesis from magnetar giant flares in neutron star--white dwarf mergers: A unified picture for peculiar long gamma-ray bursts
Guangxi University of Science and Technology（广西科技大学）；Nanchang University（南昌大学）；Xiangtan University（湘潭大学）；Hunan University of Science and Technology（湖南科技大学）
研究奇特长伽马射线暴起源，基于中子星-白矮星合并及磁星巨型耀斑，提出统一图景。通过超吸积放大磁场触发耀斑，解释瞬时发射各阶段，火球冲击地壳合成重元素解决r过程亏损，还能解释千新星及X射线平台，提供自洽框架。
2026-07-28 astro-ph.HE
Gamma-Ray Bursts Black hole accretion disks as a site for the vp-process
我们研究了伽马射线暴吸积盘中风状流出物中的富质子核合成，目的是确定这种流出物是否是vp过程的一个场所。这种vp过程的效率取决于热力学和流体动力学因素。我们讨论了物质熵、流出率、盘的初始喷射点和吸积率的重要性。在某些情况下，vp过程将核合成推到A~100，并产生轻的p核。然而，即使这些核没有产生，中微子诱导的相互作用可以显着改变丰度模式，不能被忽视。
2010-01-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Kilonovae and Long-duration Gamma-ray Bursts
Los Alamos National Laboratory（洛斯阿拉莫斯国家实验室）
研究通过单个弱r过程组件模型预测光学和近红外光变曲线，挑战了千新现象中红色演化必然指示重r过程元素的传统解释。
2026-04-27 astro-ph.HE nucl-th
Heavy element nucleosynthesis associated with a gamma-ray burst
本文报告了伽马射线暴 GRB 230307A 后快速变红热暂现源的光谱观测，通过分析其从高温到低温的演化特征，推断出致密天体并合产生了重镧系元素，提供了第二例 r-process 元素合成的光谱证据及首例晚期观测证据。
2023-08-01 astro-ph.HE
A Hubble Space Telescope Search for r-Process Nucleosynthesis in Gamma-ray Burst Supernovae
本文利用哈勃空间望远镜及地面大口径望远镜观测4个低红移GRB-SN的晚期颜色，约束其r过程物质产量，并提出未来搜寻策略。
2024-04-09 astro-ph.HE
Nucleosynthesis of 56Ni in wind-driven Supernova Explosions and Constraints on the Central Engine of Gamma-Ray Bursts
理论上预期的性质的超新星驱动的风/喷流进行了讨论。近似的解析公式推导出明确的基本物理过程中所涉及的风/射流驱动爆炸，它表明，爆炸性能的特征在于能量注入率（Edot_iso）和质量注入率（Mdot_iso）。为了解释与伽马射线暴（GRB）980425相关的SN 1998 bw观测结果，需要满足以下条件：Edot_iso Mdot_iso>~10 ^{51} erg M_sun s ^{-2}和Edot_iso>~2 x 10 ^{52} erg s ^{-1}（如果风洛伦兹因子Gamma_w~1）或Edot_iso>~7 x 10 ^{52} erg s ^{-1}（如果Gamma_w>> 1）。在SN 1998bw中，~（56）Ni（~0.4M_sun）可能产生于受冲击的恒星地幔，而不是风。SNe的预期性质，例如，喷出的56Ni质量和喷出物质量根据Edot_iso和Mdot_iso而变化。SN性质从高Edot_iso和Mdot_iso到低Edot_iso和Mdot_iso的顺序如下：SN 1998bw--中等情况--低质量喷出物（<~1M_sun $），其中56Ni来自风--整体塌陷。这种多样性可以解释与伽玛暴相关的超新星的多样性。我们的结果可以用来约束风/喷流的性质，这是联系在一起的中央引擎的伽玛暴，通过研究相关的超新星的属性。
2009-01-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Comparing Early Evolution of Flames in X-ray Bursts in Two and Three Dimensions
本文在X射线暴背景下，研究三维中子星表面火焰点火与蔓延的早期演化，通过对比二维轴对称模拟评估三维处理的重要性，并讨论了全星分辨火焰模拟的进展。
2023-06-20 astro-ph.HE
A magnetar powers the luminous supernova 2023pel, associated with a long gamma-ray burst
本文通过流体动力学模型与统计分析，提出毫秒磁星是驱动与长伽马射线暴成协的超新星2023pel高光度和低膨胀速度的主要能量来源，并给出了其物理参数。
2025-04-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Nucleosynthesis in the outflows associated with accretion disks of Type II collapsars
本文研究了由II型类星体形成的伽马射线暴（GRB）吸积盘流出流内部的核合成。在这些类星体中，大质量恒星经历核心坍缩，最初形成原始中子星，并驱动温和的超新星爆炸。超新星喷出物缺乏动量，随后这个新形成的中子星通过大规模回落转变为恒星质量的黑洞。这些吸积盘中的流体动力学和核合成在过去已被广泛研究。一些重元素在盘中合成，这些重元素中的大部分通过风和外流从盘中喷出。我们研究核合成在这些磁盘推出的外流，通过使用绝热，球形膨胀流出模型，了解这些元素，从而在磁盘中合成生存的流出。在研究过程中，我们发现流出物中存在许多新元素，如钛，铜，锌等的同位素。在大多数情况下，流出物中有大量的56 Ni合成，这意味着在大多数情况下，这些盘的流出物将导致可观察到的超新星爆炸。它主要是存在时，流出被认为是从氦丰富，56 Ni/54 Fe丰富区的磁盘。然而，从硅盘的富硅区流出仍然富含硅。虽然Chandra、BeppoSAX、XMM-Newton等在几个伽玛暴的X射线余辉中观测到了许多重元素的发射线，Swift似乎还没有检测到这些行。
2013-09-04 astro-ph.HE nucl-th
Nucleosynthesis inside accretion disks and outflows formed during core collapse of massive stars
我们调查核合成内的伽玛射线暴（GRB）的吸积盘，并在这些磁盘推出的外流主要是在第二型的背景下，双星。我们报告了盘中几种不寻常核的合成，如31 P、39 K、43 Sc、35 Cl以及钛、钒、铬、锰和铜的各种同位素。我们还证实了铁族元素和α-元素的存在，如以前的作者所示。这样合成的重元素中的大部分从盘中喷出，并在流出物中存活下来。虽然BeppoSAX、Chandra、XMM-Newton等在伽玛暴的X射线余辉中观测到了其中几种元素的发射线，Swift似乎还没有找到这些行。
2013-10-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Influence of Uncertainties in the 15O(alpha,gamma)19Ne Reaction Rate on Models of Type I X-Ray Bursts
我们提出了一个Monte Carlo计算的天体物理率的15 O（α，γ）19 Ne反应的基础上发表的实验数据的评价。通过考虑从测量得到的个体共振参数的似然分布，除了推荐的中值之外，还得到在99.73%置信水平下的反应速率的上限和下限的估计。这三个反应速率被用作三个独立的计算的I型X射线爆发使用球对称，流体动力学模拟吸积中子星的输入。以这种方式的影响15 O（α，γ）19 Ne反应速率的峰值亮度，重现时间，并在I型X射线爆发模型相关的核合成进行了研究。与以前的研究结果相反，当反应速率在其下限和上限之间变化时，在四次爆发的序列中没有观察到对这些量中的任何一个的实质性影响。相反，这些数量的差异是可比的突发到突发的变化与固定的反应速率，表明15 O（α，γ）19 Ne反应速率的不确定性不会强烈影响预测的I型X射线爆发模型。
2011-04-14 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
How Do Nuclear Isomers Influence the Gamma-Ray Bursts in Binary Neutron Star Mergers?
本文研究核同质异能素退激对双中子星并合GRB瞬时光谱的影响，提出基于太阳丰度的同质异能素筛选准则并结合交互网页与天体物理模拟，识别出锆、铅、钇三种关键同质异能素。
2024-08-03 astro-ph.HE
Dynamics of baryon ejection in magnetar giant flares: implications for radio afterglows, r-process nucleosynthesis, and fast radio bursts
本研究通过球对称相对论流体动力学模拟探究磁陀星巨耀发的重子抛射动力学，验证其抛射物性质与观测相符，指出其可作为重r过程核合成源并伴随短光学暂现，对快速射电暴相关研究有启示。
2024-02-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
GRB 161219B / SN 2016jca: A low-redshift gamma-ray burst supernova powered by radioactive heating
自1998年首次发现具有长持续时间伽马射线暴（GRB）的宽线Ic型超新星（SN）以来，迄今为止发现的伽马射线暴超新星（GRB-SNe）还不到50颗。中等光度的雨燕GRB 161219 B和它的超新星SN 2016 jca，发生在z=0.1475的红移，代表了在1 Gpc内发现的第七个GRB-SN，因此提供了一个很好的机会来研究这些非常难以捉摸和罕见的SN类型的观测和物理特性。因此，我们提出了GRB 161219 B和SN 2016 jca的光学到近红外光度学和光谱学，这是自发现以来的前三个月。GRB 161219 B在一个边缘螺旋星系的圆盘中爆炸，距离银河系中心的投影距离为3.4 kpc。GRB 161219 B本身是Amati关系的一个异常值，而SN 2016 jca的静止帧峰值绝对V带星等为M_V =-19.0，它在静止帧12.5天后达到。我们发现SN 2016 jca的热辐射特性与其他作者提出的仅由磁星中央发动机提供动力的情况不一致，并证明它可能完全由镍和钴的放射性衰变沉积到其子产物中的能量提供动力，这些子产物是在其前身经历核心坍塌时核合成的。我们发现需要0.22个太阳质量的镍才能重现SN 2016 jca的峰值亮度，并且我们将喷出物的质量限制为5.8个太阳质量，动能约为5 x 10^52 erg。最后，我们报告了一个彩色的，前最大颠簸的g波段光变曲线，并讨论其可能的起源。[…
2017-04-20 astro-ph.HE
On the Nucleosynthesis in Accretion-Induced Collapse of White Dwarfs
本研究通过一维中微子辐射流体动力学模拟和后处理核合成计算，发现白矮星吸积诱导坍缩（AIC）能大量合成第一中子俘获峰元素，且其事件率上限相对超新星约为10%。
2024-01-08 astro-ph.HE
Supernovae Powered by Collapsar Accretion in Gamma-Ray Burst Sources
长持续时间伽马射线暴（LGRB）与Ic型超新星的关联对超新星爆炸模型提出了挑战。在LGRBs的Bracksar模型中，伽马射线产生于从黑洞的磁层发射的超相对论喷流中，该黑洞是在旋转的祖星坍缩后形成的。喷流沿着恒星的旋转轴准直，但伴随的发光超新星应该是相对的-虽然肯定不是完全的-球形，并且应该合成大量的56 Ni。我们的目标是提供一个定性评估的可能性，吸积的祖信封上的黑洞，这权力的LGRB，也可以存款足够的能量和镍质量的信封，以产生一个发光的超新星。为此，在吸积过程中在黑洞附近耗散的能量必须向外传输，在那里它可以驱动类似超新星的冲击波。在这里，我们建议的能量是通过对流传输和发展的分析玩具模型，依赖于全球质量和能量守恒，恒星坍缩的动力学。该模型表明，速度约为10，000 km/s的冲击波可以被驱动到包层中，并且可能发生约10^51 erg的爆炸。吸积能量转移到包层的效率取决于距离黑洞约100- 1，000 km处的平流和对流的竞争，并且对对流混合长度、有效粘性应力的大小和下落包层的特定角动量的值敏感。从黑洞周围的下落包层初始圆化开始，在数十秒的过程中，对流吸积流中可能会合成大量的56 Ni。合成的镍与大量未燃烧的喷出物对流混合。
2011-09-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
Spectroscopic identification of r-process nucleosynthesis in a double neutron star merger
两颗中子星的合并预计会产生三种主要的可探测现象：伽马射线的短脉冲、引力波信号和由快速中子俘获（r过程）合成大量超重元素而产生的瞬态光学/近红外源。这种被称为“macronovae”或“kilonovae”的瞬变现象被认为是金和铂等稀有元素的生产中心。到目前为止，千诺瓦最令人信服的证据是z = 0.356的短伽马射线暴余辉中非常微弱的近红外再亮，尽管有研究结果表明更蓝的事件已经报道。在这里，我们报告的光谱识别和描述的物理性质的明亮kilonova与引力波源GW 170817和伽马射线暴GRB 170817 A与一个星系在距离地球40 Mpc。使用一系列的光谱从地面观测站覆盖的波长范围从紫外线到近红外线，我们发现，kilonova的特点是迅速扩大喷出物的光谱特征类似于目前的模型预测。喷出物在早期是光学厚的，速度约为光速的0.2倍，仅用1.5天就达到了约50个天文单位的半径。随着喷出物的膨胀，光谱连续体上出现了宽的吸收线，表明发生在合并后快速移动的动态喷出物和两个较慢（0.05倍光速）的风区域中的核合成产生的原子种类。与光谱模型的比较表明，合并喷射出0.03-0.05太阳质量的物质，包括高不透明度的镧系元素。
2017-10-16 astro-ph.HE
Urca Nuclide Production in Type-I X-ray Bursts and Implications for Nuclear Physics Studies
吸积中子星的热结构受中子星壳中urca核的影响。在I型X射线爆发的灰烬中可以产生含有乌尔卡核素的核同量异位素，但其产生的细节尚未被探索。使用代码{ \tt MESA}，我们调查urca核素生产在一个一维模型的I型X射线爆发的天体物理条件被认为是类似的源GS 1826-24。我们发现，高质量（$A\geq55$）urca核主要在X射线爆发后期，即对应于爆发光曲线尾部的氢燃烧冻结期间产生。与这些urca核素的核合成相关的$\sim0.4$ -0.6 ~GK温度远低于与涉及高质量核素的核反应速率的X射线爆发光变曲线影响最相关的$\sim1$ ~GK温度。后一种温度通常用于核物理研究。因此，我们的发现改变了复合核的激发能范围，用于urca核素产生的核物理研究。我们证明，在某些情况下，这将需要考虑在规划核物理实验。此外，我们发现，较低的温度范围urca核素生产解释了为什么在模型计算中的一些核反应率的变化影响的爆发光曲线，但不是局部特征的爆发灰烬。
2020-10-28 astro-ph.HE nucl-ex
Fallback Accretion Halted by R-process Heating in Neutron Star Mergers and Gamma-Ray Bursts
具有macronova/kilonova的引力波事件GW 170817表明，两颗中子星的合并产生了具有放射性的物质，包括$r$过程的核合成。一部分喷出物不可避免地落回中心物体，可能为短伽马射线暴（sGRB）的长期活动提供动力，例如延长和平台发射。我们调查的回退吸积与$r$过程加热进行一维流体动力学模拟和开发一个半解析模型。我们发现，通常的回落率$dM/dt \propto t^{-5/3}$停止加热，因为压力梯度加速喷出物超过逃逸速度。抑制是陡峭的比Chevalier的幂律模型，通过邦迪吸积在一个转身半径。特征停止时间尺度为$\sim 10^5$ --类似GW 170817的$r$过程加热的$10^9$秒，其足够长以继续sGRB的持久发射。停止时间刻度对$r$过程的不确定性敏感。未来对回退停止的观测可能会限制年尺度上的$r$过程加热。
2021-09-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
The r-process nucleosynthesis in the outflows from short GRB accretion disks
短的伽马射线暴需要一个旋转的黑洞，周围环绕着磁化的相对论性吸积盘，例如由合并的双中子星或中子星-黑洞系统形成的吸积盘。克尔黑洞的吸积是产生无重子相对论性喷流的机制。一个额外的非准直流出，包括亚相对论性的富含中子的材料，变得不受热，磁和粘性力的约束，是蓝色和红色千诺瓦的原因。我们用相对论磁流体力学模拟吸积盘，并采用真实的核物质状态方程，探讨了二次外流的形成、组成和几何结构。我们计算的核合成r-过程的产量通过采样的流出与一组密集的示踪粒子。在新合成的原子核中，来自残余r-过程放射性的核加热预计将为红色千诺瓦提供动力，独立于动力学喷出物成分，在合并时发射，以及中子贫的宽极流出，由中微子风从超大质量中子星表面发射。我们的模拟表明，磁盘的磁化和高黑洞自旋都能够发射快速风外流（$v/c\sim 0.11-0.23$）与广泛的电子分数$Y_{\rm e}\sim 0.1-0.4$，并帮助解释在kilonova光变曲线中观察到的多个组件。通过非束缚流出从合并后盘的总质量损失在初始盘质量的2%和17%之间。
2019-07-16 astro-ph.HE
Microphysics in the gamma ray burst central engine
我们计算了一个伽马射线暴中心引擎的结构和演化，其中一个吸积环面已经形成在新生的黑洞周围。我们研究了广义相对论，MHD模型，我们自洽地将核物质状态方程。后者解释了相对论性电子、质子和中子的简并，并用于动力学模拟，而不是标准的多方定律。物态方程提供了核压力随密度和温度变化的条件，核压力随时间按照保守的MHD方案演化。我们分析了环面和外流风的结构，并计算了通过致密热物质中的核反应平衡发射的中微子通量。我们还估计了黑洞旋转能量转移到双极喷流的速率。最后，通过热核反应网络的计算，详细讨论了在吸积流和风中重元素的核合成。我们讨论了吸积流中放射性元素衰变的可能特征。我们认为，进一步详细模拟GRB引擎中的吸积流及其微观物理，可能是约束黑洞质量和自旋的一个有价值的工具。如果用电磁波探测到引力波，它可以补充引力波的分析。
2017-02-06 astro-ph.HE
Multi-messenger signals from short gamma ray bursts
我们展示了2017-2019年CTP PAS华沙研究小组开发的代码HARM-COOL的模拟结果。它是基于Gammie等人（2003）提出的用于模拟活动星系核的GR MHD方案，但现在它已适用于短伽马射线暴事件的发动机。本文用二维轴对称方法计算了黑洞吸积盘随时间的演化。该代码包括中微子冷却和帐户的原子核结构的密集，简并的问题。自由质子、中子和电子-正电子对形成一个富含中子的磁驱动流出物，为随后的r-过程核合成提供场所。在这里，重元素的铀和金的合成，并可能有助于环爆介质的化学富集。它们的放射性衰变将在伽玛射线暴瞬发相之后的几个星期到几个月的时间尺度内发出较低能量的信号。此外，根据著名的Blandford-Znajek机制，磁场负责沿着中心黑洞的旋转轴发射超相对论性喷流。这些喷流是伽马射线中可变高能发射的场所。我们发现，磁场和黑洞自旋解释了观测到的变化时间尺度和喷流能量。
2020-04-20 astro-ph.HE
Upscattered Cocoon Emission in Short Gamma-ray Bursts as High-energy Gamma-ray Counterparts to Gravitational Waves
我们研究了短伽马射线暴（SGRB）的长时间发动机活动，例如扩展和/或平台排放，作为高能伽马射线对应物的引力波（GW）。双星合并导致相对论喷流和合并喷出物与$r$过程的核合成，这是观察到的SGRB和kilonovae/macronovae分别。长期的相对论喷流可能是由合并残留物发射的，这在一些SGRB的X射线光变曲线中得到了暗示。延长的射流可以在射流-喷出物相互作用形成的茧的半径内耗散它们的动能。然后茧提供种子光子给在耗散区加速的非热电子，通过逆康普顿散射过程产生高能伽马射线。我们数值计算了高能γ射线谱在这样一个系统中使用一个区域和稳态近似，并表明，GeV-TeV的γ射线产生的持续时间为$10^2-10^5$秒。它们可以通过{ \it Fermi}/LAT或CTA作为GW的伽马射线对应物来检测。
2019-12-02 astro-ph.HE gr-qc
Black hole accretion in gamma ray bursts
我们研究了伽马射线暴中心引擎中超吸积盘和外流的结构和演化。恒星质量的黑洞周围的环面由自由核子、氦、电子-正电子对组成，并由中微子辐射冷却。物质的吸积为相对论性喷流提供动力，而相对论性喷流是伽马射线瞬发的原因。在圆盘和流出物质中的中子的显著数密度将导致随后形成更重的核。我们研究核合成的过程及其可能的观测结果。我们还将我们的方案应用于2015年9月14日由两个高级LIGO探测器探测到的引力波信号的最近观测，并与二元黑洞系统的螺旋和合并有关。费米卫星观测到了一次可能与GW 150914事件有关的伽马射线暴。它的持续时间约为1秒，出现在引力波信号之后约0.4秒。我们认为，一颗坍缩的大质量恒星和一个近距离双星系统中的黑洞可能导致这一事件。伽马射线暴是由恒星残骸物质中产生的微弱中微子流提供动力的。在我们的模拟中再现了合并黑洞的低自旋和反冲速度。符合的引力波发射起源于坍缩的核心和伴随的黑洞的合并。
2017-01-26 astro-ph.HE
JWST detection of heavy neutron capture elements in a compact object merger
本研究通过JWST对GRB 230307A的观测，发现其与致密天体并合相关，并在光谱中识别出碲元素，证实伽马射线暴中的r过程核合成能产生广泛质量范围的重元素。
2023-07-05 astro-ph.CO astro-ph.HE
Propagation and neutrino oscillations in the base of a highly magnetized gamma-ray burst fireball flow
中子在伽马射线暴的动力学中起着重要的作用。中子在重子火球中的存在是预料之中的。如果中子的丰度与质子的丰度相当，则可以观察到一些重要的特征，例如与亚光球层$γ$射线发射相一致的准热多GeV中微子，稍后的核合成以及余辉发射的重新变亮。此外，热MeV中微子是由电子正电子湮没、电子（正电子）俘获质子（中子）和核子韧致辐射产生的。虽然MeV中微子很难被探测到，但在km $^3$探测器和/或DeepCore+IceCube中有望探测到准热GeV中微子。在本文中，我们表明，中微子振荡有突出的影响，火球演化的动力学，也可以通过它们的味道比在地球上检测到。为此，我们推导了共振和荷电中性条件以及中微子自能和有效势的顺序$m_W^{-4}$在强，中等和弱磁场近似约束火球的动力学。我们发现了重要的影响：i）对于重子密度以及中子丰度大于质子的重子密度，共振振荡被抑制; ii）除了DeepCore探测器中预期的多GeV中微子数量之外，磁场的作用是降低质子与中子的比率。此外，我们还估计了沿喷流和地球上的GeV中微子味比。
2014-04-06 astro-ph.HE
Three-dimensional GRMHD simulations of the remnant accretion disks from neutron star mergers: outflows and r-process nucleosynthesis
双星中子星的合并，或者中子星和恒星质量黑洞的合并，可以导致在旋转黑洞周围形成一个巨大的旋转环面。除了提供伽马射线暴喷流的准直介质外，这些盘的未束缚外流是质量喷射和快速中子俘获（r-过程）核合成的重要来源。我们提出了第一个三维广义相对论磁流体动力学（GRMHD）模拟的中微子冷却吸积盘在中子星合并，包括一个现实的状态方程在低密度和温度下有效，自洽的电子分数的演变，和中微子冷却通过一个近似的泄漏计划。经过磁绕组的初始磁场放大后，我们目睹了由磁旋转不稳定性（MRI）驱动的湍流的剧烈发作。磁盘迅速达到之间的平衡，从MRI驱动的湍流加热和中微子冷却，调节中平面电子分数到一个低的平衡值$Y_\text{e} \approx 0.1$。在380毫秒的模拟时间，我们发现，一个分数$\approx 20\%$的初始环面质量是不受约束的强大的外流速度$v \approx 0.03-0.1\,c$和电子分数$Y_\text{e} \approx 0.1-0.25$。通过核反应网络对流出物进行后处理，显示出稳健的第二和第三峰r-过程的产生。虽然与以前的轴对称流体动力学模拟的结果大致一致，外推我们的结果晚表明，总喷出物质量从GRMHD磁盘显着更高。我们的研究结果提供了强有力的证据，合并后的磁盘流出是一个重要的网站的r-过程。
2017-11-02 astro-ph.HE gr-qc
High-resolution magnetohydrodynamics simulation of black hole-neutron star merger: Mass ejection and short gamma-ray burst
本文报道了在日本超级计算机“K”上对黑洞-磁化中子星双星并合的高分辨率数值相对论模拟结果。我们专注于一个二进制的潮汐中断和随后形成的一个巨大的吸积环。我们发现发射热驱动的环面风，随后形成的漏斗壁以上的环面和磁层与准直极向磁场，和高Blandford-Znajek光度。我们第一次在自洽模拟中展示了这张照片。吸积环内部的非轴对称磁旋转不稳定性和Kelvin-Helmholtz不稳定性所引起的类顺磁运动是驱动质量吸积的媒介，并将吸积能转化为热能，从而导致强风的产生。通过深入的分辨率研究，我们发现，高分辨率是必不可少的，以绘制这样的图片。我们还讨论了r-过程核合成，放射性供电的瞬态发射，短伽马射线暴的含义。
2015-09-03 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
GRB 241105A: A test case for GRB classification and rapid r-process nucleosynthesis channels
本文以GRB 241105A为测试案例，结合瞬时发射分析与JWST观测，探讨了其致密双星合并或坍缩星起源，揭示了GRB分类的模糊性及对早期宇宙重元素富集的启示。
2025-09-15 astro-ph.HE
Gamma-rays from kilonova: a potential probe of r-process nucleosynthesis
至少含有一个中子星成分的致密双星的合并是产生和抛射$r$过程元素的潜在先导场所。星系双星、短伽马射线暴和引力波探测的发现都限制了这些事件的发生率，而引力波加上双中子星合并（GW 170817）的宽带电磁覆盖也限制了合并喷出物的性质（质量和成分）。但是光学和红外辐射模型的不确定性和模糊性使得很难确定地测量这些合并中重同位素的分布。相比之下，在这些富含中子的喷出物的衰变中发射的伽马射线可以提供更直接的产额测量。我们计算的伽马产生残留的中子星合并，考虑两个时代：一个kilonova时代，持续约两个星期，和一个更晚的时代的数万年和数十万年后的合并。对于kilonova时代，当膨胀的喷出物仍然只有部分透明的伽马辐射，我们使用三维辐射传输模拟产生的光谱。我们发现，与β-和α-衰变的伽马射线光谱提供了一个指纹的喷出物的属性，并为足够近的残余物，可能是可检测的，即使是旧的残余物。我们将我们的伽马光谱与下一代探测器的潜在探测极限进行了比较，这些探测器包括月球掩星探测器（LOX），全天空中能伽马射线天文台（AMEGO）和康普顿光谱仪和成像仪（COSI）。我们表明，裂变模型可以通过存在的残余光谱中的短寿命裂变碎片进行区分。
2020-04-09 astro-ph.HE
The Observer's Guide to the Gamma-Ray Burst-Supernova Connection
在这篇评论中，我们提出了一个进展报告之间的联系，长持续时间的伽玛射线暴（GRB）和伴随的超新星（SNe）。分析是从观察者的角度出发的，重点放在观察和观察的建模如何限制我们对GRB-SNe的了解。我们讨论了它们的光度和光谱特性，它们作为宇宙学探测器的作用，包括它们测量的光度$-$下降关系，以及它们如何被用来测量哈勃常数。我们对它们的热测量特性进行了统计分析，并使用它来确定“平均”GRB-SNe的特性：其具有$E_{\rm K} \approx 2.5\times10^{52}$ erg的动能、$M_{\rm ej} \approx 6$ M $_{\odot}$的喷出物质量、$M_{\rm Ni} \approx 0.4$ M $_{\odot}$的镍质量、$v_{\rm ph} \approx 21,000$ km s $^{-1}$的峰值光球速度、$L_{\rm p} \approx 1\times10^{43}$ erg s $^{-1}$的峰值测热光度，并且在$t_{\rm p} \approx 13$天内达到峰值辐射热光。我们讨论它们的几何形状，考虑各种物理过程，被认为是权力的GRB-SNe的光度，以及是否存在差异GRB-SNe和SNe与超长持续时间GRB。我们讨论了GRB-SNe环境的观测如何进一步限制其祖星的物理性质，并概述了其疑似中央发动机的当前理论范式。我们还提出了…
2016-07-18 astro-ph.HE
Systematic study of the composition of Type I X-ray burst ashes: Neutron star structure v.s. Reaction rate uncertainties
本文利用MESA首次系统量化中子星结构及基底加热、金属丰度和新反应速率对I型X射线暴灰烬组成的影响，发现高重力等条件更利于重核生成。
2025-02-16 astro-ph.HE
Black hole hyperaccretion inflow-outflow model. II. Long-duration gamma-ray bursts and supernova $\rm ^{56}Ni$ bumps
与超新星（SNe）有关的长持续时间伽马射线暴（LGRB）可能产生于大质量恒星的死亡。恒星坍缩后，形成一个恒星质量的黑洞（BH），周围是一个带有外流的超吸积盘。Blandford-Znajek喷气机可以发射，然后从包层中突破，为LGRB提供动力。喷流光度取决于盘内半径处的净流入吸积率。此外，$\rm ^{56}Ni$合成应该发生在强流出的吸积盘。$\rm ^{56}Ni$的衰变被认为是在随后的光学余辉的LGRB的SN隆起的可能来源。如果$\rm ^{56}Ni$完全来源于流出，则由于流入盘和流出盘之间的物质分布，LGRB的亮度与相应的$\rm ^{56}Ni$凸块的亮度之间存在竞争。本文在BH超吸积流入-流出模型的框架下，基于15个LGRB-SN事例研究了这两种光度。然后，人们可以约束这些LGRB的祖星的特性。结果表明，这些LGRB可能起源于低金属丰度（$Z\lesssim 10^{-2}Z_{\odot}$，其中$Z$和$Z_{\odot}$分别为恒星和太阳的金属丰度）星或某些大质量太阳金属丰度星。对于超LGRB（ULGRB），如GRB 111209 A，大多数具有$Z \lesssim 10^{-2}Z_{\odot}$的大质量低金属丰度恒星只有在从盘中发射出非常强的外流时才能成为祖先。当考虑到盘外流中核合成的贡献时，与ULGRB相关的发光SNe并不缺乏$\rm ^{56}Ni$…
2018-12-04 astro-ph.HE
Nucleosynthesis Conditions in Outflows of White Dwarfs Collapsing to Neutron Stars
本研究首次开展白矮星坍缩后超5秒的2D流体动力学模拟，发现自转显著影响原中子星演化与抛射物性质，自转模型的抛射物从富质子逐渐转为富中子，表明白矮星吸积/并合诱导坍缩是r过程元素的潜在产生场所。
2025-03-21 astro-ph.HE hep-ph
GRMHD Simulations of Accreting Proto-Magnetars I. Implications for Gamma-Ray Burst Jets and Energetic Explosions
Columbia University（哥伦比亚大学）；Princeton Plasma Physics Laboratory（普林斯顿等离子体物理实验室）；Center for Computational Astrophysics, Flatiron Institute（计算天体物理学中心，西蒙斯数据科学研究所）；Massachusetts Institute of Technology（麻省理工学院）；Canadian Institute for Theoretical Astrophysics, University of Toronto（加拿大理论天体物理研究所，多伦多大学）
通过GRMHD模拟吸积原磁星，揭示其可产生对应长GRB等的喷流与外流，磁层-盘相互作用及偶极场强度会影响喷流特性与自旋演化。
2026-09-02 astro-ph.HE
Abundances and Transients from Neutron Star-White Dwarf Mergers
本文系统地研究了中子星-白矮星双星并合的全过程，重点研究了吸积盘中的流入流和流出流的性质及其电磁辐射。使用人口合成模型，我们确定了一个子集，这些双星中的白矮星同伴经历不稳定的质量转移和完整的潮汐破坏，形成一个大的吸积盘周围的中子星。该物质的演变根据对流为主的吸积盘模型与核燃烧，中微子排放，和磁盘表面风喷射。整个过程的极端动态已经证明很难进行分析，因此目前对这些特性的了解很少。合并的流出物富含铁和镍，产生了由放射性铁型同位素衰变提供动力的光学和红外辐射，通过SuperNu光曲线代码计算。我们发现这些系统能够提供明亮的，但短暂的，光学瞬变与电源的潜力伽马射线暴。
2022-09-26 astro-ph.HE
Mass-loss and composition of wind ejecta in type I X-ray bursts
本研究通过辐射风模型与X射线暴流体动力学模拟结合，量化了I型X射线暴风抛射物的质量损失与成分，发现约90%为Ni、Zn、Ge同位素，并揭示了可用于约束中子星半径的可观测量相关性。
2023-06-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Magnetically-Driven Neutron-Rich Ejecta Unleashed: Global 3D Neutrino-General Relativistic Magnetohydrodynamic Simulations of Collapsars Probe the Conditions for r-process Nucleosynthesis
研究利用新型$nu$H-AMR代码开展首批3D全球$ν$GRMHD坍缩星模拟，揭示高吸积率下MAD可抛射富中子物质，并阐明其对r过程核合成的影响。
2025-07-24 astro-ph.HE
