Nucleosynthesis in neutrino-driven winds: influence of the nuclear physics input
我们进行了流体动力学模拟的长期演变的原中子星研究核合成使用由此产生的风轨迹。虽然在目前的风模式中发现的条件是不利于生产的重元素,在生产的r-过程元素与A $\approx$ 195的结果的熵的一个小的增强。这使我们能够探索其生产的流体动力学演变(风终止冲击)和核物理输入的敏感性。
2009-09-05 astro-ph.SR
NuGrid stellar data set I. Stellar yields from H to Bi for stars with metallicities Z = 0.02 and Z = 0.01
我们提供了一套恒星演化和核合成的计算,适用于低,中等质量和大质量的恒星模型,同时建立的物理假设。我们的目标是提供一个内部一致和全面的核生产和产量数据库,用于太阳能前谷物研究等领域的应用。我们的非旋转模型假设对流边界混合,它已经通过了。我们纳入了8(12)例$Z = 0.01$($0.02$)的初始肿块。模型被遵循,直到渐近巨分支阶段或结束的Si燃烧,补充了一个简单的分析核心崩溃超新星模型,有两个选项的回落和冲击速度。爆炸表明,哪种超新星前的产额将最强烈地受到爆炸性核合成的影响。我们讨论了这两个爆炸参数如何影响轻元素和$s$和$p$过程。对于低质量和中等质量的模型,我们的恒星产量从H到Bi包括对流边界混合的影响,在He-intershell边界和恒星演化反馈的混合过程中,产生的$^{13}$ C口袋。所有后处理核合成计算使用相同的核反应速率网络和核物理输入。我们提供了一个讨论的核生产在整个质量范围内组织的元素组。我们所有的恒星核合成剖面图和时间演化输出都可以通过电子方式获得,并介绍了探索加拿大天文数据中心主持的NuGrid VOspace数据的工具。
2016-04-29 astro-ph.SR
Evolution and Nucleosynthesis of Extremely Metal Poor & Metal-Free Low- and Intermediate-Mass Stars I: Stellar Yield Tables and the CEMPs
[摘要]我们计算了一个网格模型的结构演化和核合成,覆盖金属丰度范围:-6.5 < [Fe/H] < -3.0(加上Z=0),质量范围:0.85 < M < 3.0 Msun,总共有20颗恒星。在本文中,第一个系列的描述和分析这个大的数据集,我们提出了由此产生的恒星产量。许多模型经历了在更高金属丰度下看不到的剧烈核燃烧事件。我们将这些事件称为“双闪光”。先前的研究也报告了这些事件。一些由双闪处理的材料被挖掘出来,造成明显的表面污染,具有独特的化学成分。我们还分析了C和N的产量,将其与观测到的CEMP丰度进行比较。在最低的金属丰度([Fe/H] < -4.0),我们发现产率包含~1至2 dex太多的碳,与所有先前的研究一致。在更高的金属丰度([Fe/H] = -3.0),其中观察到的数据集大得多,我们所有的模型产生的产率与[C/Fe]值与大多数富C CEMP中观察到的一致。然而,只有经历双壳闪光(发生在TPAGB开始时)的低质量模型才能最好地再现C和N观测。正常的第三次疏浚不能再现观测结果,因为在这些金属丰度中间质量模型(M > 2 Msun)遭受HBB,HBB将C转化为N,从而使[C/N]远低于观测值,而如果TDU发生在低质量的(M < 1 Msun)型号(我们没有发现它发生在我们的模型中),预计产量将仅富含C,这与CEMP中通常观察到的C和N的“双重污染”不一致。
2009-01-07 astro-ph.SR
Nucleosynthesis in massive AGB stars with delayed superwinds: implications for the abundance anomalies in Globular Clusters
我们提出了大规模(5-7太阳质量)的渐近巨星分支(AGB)恒星的太阳金属丰度的核合成预测,我们延迟的超风脉冲周期P =700-800天的发病。我们发现,延迟太阳金属丰度大质量AGB恒星中的超级风会导致更大的s过程元素的产生,这在较低的金属丰度下也是可以预期的。这些新的模型和现有的观测结果表明,在我们的银河系和麦哲伦星云中的大质量C-O核AGB星经历了相当大的第三次疏浚(TDU)。因此,如果在球状星团(GC)金属丰度的大质量AGB恒星也经历了深TDU,那么这些恒星将不是解释大多数GC中观察到的丰度异常的好候选者。然而,更大质量的AGB恒星(例如,接近C-O核产生的极限)或具有O-Ne核的超AGB星可能不会经历非常有效的TDU,从而产生解释在某些GC中观察到的多种群所需的高He丰度。
2013-01-08 astro-ph.SR
Super and massive AGB stars - III. Nucleosynthesis in metal-poor and very metal-poor stars - Z=0.001 and 0.0001
我们提出了一个新的网格的恒星模型和核合成产额的超AGB恒星的金属丰度Z=0.001和0.0001,适用于银河系内的化学演化模型。与更多富含金属的恒星相反,在这些低金属度模型中,热底部燃烧是表面成分的主要驱动力,第三次挖掘和腐蚀性第二次挖掘的效果也对产量产生了强烈的影响。这些贫金属和非常贫金属的超级AGB恒星产生大量的He 4,C13和N14,以及重镁同位素Mg 25和Mg 26。在金属丰度Z约为0.001时,产率趋势发生转变,低于此值时,我们发现C12、O 16、N15、Al 27和Si 28的产率为正,但对于较高的金属丰度,情况并非如此。我们探讨了来自于超级AGB星的风处方的大的不确定性,发现Ne 22,Na 23,Mg 24,25,26,Al 27和我们的s-过程代理同位素g的产额大约有2个数量级的差异。我们发现,包含可变成分的低温分子不透明度是唯一关键的超级AGB星的金属丰度低于Z约0.001。我们分析我们的结果,在文献中,解决这个问题:超级AGB星的污染负责极端人口的球状星团NGC 2808?我们的结果,以及以前的研究,似乎不能令人满意地匹配的极端人口在这个球状星团。
2014-03-20 astro-ph.SR
Explosive Nucleosynthesis: What we learned and what we still do not understand
这篇评论涉及历史方面,回到早期的核天体物理学,由B $^2$ FH和Cameron发起,讨论(i)从反应速率和衰变性质到核物质状态方程所需的核输入,继续(ii)进行核合成计算的工具和(iii)早期参数化核合成研究,在(iv)可靠的恒星模型能够用于恒星演化的后期阶段之前。然后,它通过(v)从核心坍缩超新星爆炸事件的双星系统(包括Ia型超新星和紧凑的双合并)的爆炸环境,最后(vi)讨论所有这些核合成生产网站在星系演化中的作用。重点是放在早期的想法和现在的比较,最近,理解。
2018-09-19 astro-ph.SR
The accuracy of post-processing nucleosynthesis
Ia型超新星的多维模拟所提出的计算要求使得很难将复杂的核网络结合起来,以跟踪核能的释放以及火焰的传播。相反,这些代码通常对火焰进行建模,并使用简化的核动力学,目的是确定足够准确的核能生成速率,然后用大型核网络对热力学轨迹进行后处理,以获得更可靠的核产额。在这项工作中,我研究了简化的核网络的性能与复制的核产量与一个一维的超新星代码配备了一个大的核网络。首先,我定义了一个策略,以遵循核统计平衡(NSE)中的物质属性。我建议使用出版的表NSE属性,连同一个仔细的插值例程。短网络(iso 7和13α)能够在后处理后给出56 Ni的准确产量,但在预测即使是适度丰富的物种(> 0.001太阳质量)的喷射质量时也可能失败。一个由21个物种组成的网络再现了这里研究的Bracrasekhar和Sub-Bracrasekhar爆炸的核合成,对于模型中遵循的整套稳定元素和同位素,平均误差优于20%。
2020-04-22 astro-ph.SR
Advancing Nucleosynthesis in Self-consistent, Multidimensional Models of Core-Collapse Supernovae
利用多维辐射流体动力学程序CHIMERA,在极轴对称模拟中研究了核心坍缩超新星(CCSN)的核合成。传统上,计算成本限制了CCSN模型中核组成的演变,最多只能是一个14种$α$网络。这样一个简化的网络限制了准确地演化详细成分、中子化和核能产生率的能力。拉格朗日示踪粒子通常用于扩展核网络演化,通过在后处理核合成计算中加入更真实的网络。诸如示踪粒子的空间分辨率差、膨胀时间尺度的估计以及在模拟结束时的“质量切割”的确定等限制强加了这种方法固有的不确定性。我们提出了一个详细的分析后处理核合成计算和未来的模型的影响,这些不确定性。
2014-10-31 astro-ph.SR
Super and Massive AGB Stars: II - Nucleosynthesis and Yields - Z=0.02, 0.008 and 0.004
我们已经计算了详细的演化和核合成模型的超大质量AGB恒星的质量范围为6.5-9.0 Msun在0.5 Msun的划分与金属丰度Z=0.02,0.008和0.004。这些计算,我们发现第三次挖掘和热底部燃烧,填补了现有的低和中等质量的AGB恒星模型和高质量的恒星模型,成为超新星之间的差距。对于所考虑的金属丰度,产量的组成在很大程度上是由热动力条件在对流信封的基础上,而不是由第三次疏浚所产生的污染。我们调查的各种不确定性的影响,有关的质量损失率,混合长度参数,和治疗后的信封不稳定性,发展接近年底的(超级)AGB阶段的演变。改变这些参数会改变产率,主要是因为它们会影响第三次疏浚富集的数量,并在较小程度上影响热的底部燃烧条件。我们的模型产生了大量的He 4,Li 7(取决于质量损失公式)C13,N14,O 17,Na 23,Mg 25,以及放射性同位素Al 26与以前的调查一致。此外,我们的研究结果表明,丰富的Ne 22,Mg 26和Fe 60,以及我们的代理中子捕获物种的大幅增加,代表所有物种比铁重。这些恒星可能对银河系中较重的Mg同位素N14、Li 7和Al 27的库存做出了重要贡献。
2013-10-09 astro-ph.SR
Merged white dwarfs and nucleosynthesis
轨道衰变机制认为,双白矮星合并是不可避免的,但极其罕见。虽然一些合并会导致爆炸,但幸存者会重新点燃氦并明亮地燃烧数万年或数百万年。候选的幸存者包括极端氦星,R CrB变星和各种富含氦的亚亮星。幸存者表面的核废料提供了恒星在合并之前的核历史和合并期间的核合成的证据。广泛而深入的光谱调查为未来的发现提供了丰富的前景。
2020-11-04 astro-ph.SR
Proton-rich nucleosynthesis and nuclear physics
虽然爆炸性核合成的详细条件是从天体物理模型中推导出来的,但核物理决定了丰度产额的基本模式,而不仅仅是平衡过程。专注于nu-p-和伽马过程,一般核合成功能的天体物理模型的范围内,但(大多)独立的细节建模,提出。剩余的不确定性,由于不确定的Q值和反应速率进行了讨论。
2013-04-03 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Radiogenic p-isotopes from SNIa, nuclear physics uncertainties and Galactic chemical evolution compared with values in primitive meteorites
本文计算了不同金属丰度的Ia型超新星的多维Krasekhar-质量模型中丰质子同位素的核合成。该框架给出了短寿命放射性同位素92 Nb、97 Tc、98 Tc和146 Sm的预测丰度。丰度种子是通过计算从双星伴星到碳氧白矮星上的物质的s-过程核合成得到的。被认为是在不同的金属丰度和13 C-口袋效率的细网格的S-种子。银河系化学演化模型是用来预测的贡献SNIa的太阳系p-核组成的陨石测量。核物理的不确定性对于确定SNeIa在92 Nb和146 Sm生产中的作用至关重要。我们发现,如果标准的SNeIa是所有SNIa的至少50%,他们是强有力的候选人再现陨石中观察到的放射性成因的P-过程签名。
2014-08-28 astro-ph.SR
Radiative neutron capture reaction rates for stellar nucleosynthesis
该研究针对恒星核合成中五个重要中子俘获反应,利用核统计模型计算反应率,并拟合成温度多项式,为天体物理应用提供关键核数据。
2023-08-03 astro-ph.SR nucl-th
The impact of wind mass loss on nucleosynthesis and yields of very massive stars at low metallicity
本研究探讨了低金属丰度下星风质量损失对30至500Msun大质量恒星核合成与产物的影响,发现其不仅产生显著星风产物,还通过改变中心温度影响核合成,80-300Msun模型可产生富钠贫氧物质,解释了球状星团中的Na-O反相关现象。
2025-04-25 astro-ph.GA astro-ph.SR
Constraints on Bygone Nucleosynthesis of Accreting Neutron Stars
吸积中的中子星表面附近的核燃烧会产生灰烬,当这些灰烬被进一步的吸积压缩得更深时,就会改变恒星的热和成分结构。过去的核合成可以通过压缩灰烬对静止中子星瞬态热弛豫的影响来限制。特别是,Urca冷却核对在核燃烧灰烬,冷却中子星地壳通过中微子发射从电子捕获/β衰变周期,提供了以前的核燃烧的签名超过~世纪的时间尺度,它需要吸积到最强的冷却对的电子捕获深度。使用吸积中子星瞬变MAXI J 0556 -332的地壳冷却模型,我们表明,这个源可能缺乏I型X射线爆发和超爆发>120年前。降低rp过程反应速率和电子俘获ft值的核物理不确定性,将改善核合成约束使用这种技术。
2017-02-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Calculations of Maxwellian-averaged Cross Sections and Astrophysical Reaction Rates Using the ENDF/B-VII.0, JEFF-3.1, JENDL-3.3 and ENDF/B-VI.8 Evaluated Nuclear Reaction Data Libraries
我们利用ENDF/B-VII.0-、JEFF-3.1-、JENDL-3.3-和ENDF/B-VI.8评估的核数据库计算了恒星核合成反应(n,$γ$)、(n,裂变)、(n,p)、(n,$α$)和(n,2n)的麦克斯韦平均截面(MACS)和天体物理反应速率。在麦克斯韦温度({ \it kT})范围为1 keV至1 MeV的相同条件下处理四个主要核反应文库。我们比较我们目前的计算{ \it s}过程核合成核与以前的数据集,并讨论它们之间的差异和核天体物理的影响。
2009-05-13 astro-ph.SR
The Dawes Review 2: Nucleosynthesis and stellar yields of low and intermediate-mass single stars
宇宙的化学演化是由恒星的化学产额决定的,而恒星的化学产额又主要由恒星的初始质量决定。即使是低至0.9Msun的恒星,在低金属丰度下,也能对元素的化学演化做出贡献。质量小于10 Msun的恒星会经历周期性的混合事件,这会显著改变包层的表面成分,观察到碳、氮、氟和重元素的富集,这些元素是由慢中子俘获过程(s-过程)合成的。低质量和中等质量的恒星通过恒星外流或恒星风释放它们的核合成产物,这与大质量恒星作为核心坍缩超新星爆炸形成对比。本文综述了从主序星到渐近巨星支(AGB)顶端的~ 10 Msun单星的恒星演化和核合成。我们包括一个讨论的主要不确定性,影响理论计算和审查的最新观测数据,这是用来约束恒星模型的不确定性的细节。我们完成了审查的恒星产量小于约10 Msun的恒星质量,并讨论了各种团体的努力,以解决这些问题,并提供均匀的产量低,中等质量的恒星覆盖范围广泛的金属丰度。
2014-05-01 astro-ph.SR
A KMOS survey of the nuclear disk of the Milky Way I: Survey design and metallicities
在银河系隆起的中央几度,有一个由气体、尘埃和恒星组成的扁平结构(中央分子区),类似于其他星系的核盘。由于极端的前景灭绝,我们只掌握了关于核盘(大部分是旧的)恒星星族的稀疏信息。在这里,我们提出了我们的KMOS光谱调查的恒星在核盘达到旧的人口。为了获得一个无偏的数据集,我们沿着每条视线在整个消光范围内对恒星进行采样。我们还观察到参考领域在邻近地区的银河系的隆起。在这里,我们描述了调查的设计和执行,并提出了第一个结果。我们获得了3113颗恒星的光谱和5个光谱指数,中值S/N为67,并测量了3051颗恒星的径向速度。其中,2735个来源有足够的S/N来估计温度和金属指数。我们得出金属丰度使用的CO 2-0和Na I K波段的光谱特征,在那里我们得到我们自己的经验校准使用金属丰度获得更高的分辨率观测。我们使用了183颗巨星进行校准,金属丰度从-2.5到0.6 dex,覆盖温度高达5500 K。基于金属丰度的衍生指数偏离校准值,分散度为0.32 dex。我们的金属丰度的内部不确定性可能更小。我们使用这些金属丰度的测量与CO指数,以获得有效的温度使用文献关系。我们在这里发布目录。我们的数据集补充了银河系的调查,如盖亚和APOGEE的内部200 pc半径的银河系,这是不容易通过这些调查,由于灭绝。我们将在未来的论文中使用导出的性质,为进一步分析的核盘。
2021-02-22 astro-ph.GA astro-ph.SR
Impact of nuclear mass models on $r$-process nucleosynthesis and heavy element abundances in $r$-process enhanced metal-poor stars
本研究分析了四种核物理模型对快中子捕获过程核合成的影响,发现WS4模型预测值与实验数据高度吻合,能准确重现贫金属星中的重元素丰度,证明其核数据对该研究至关重要。
2024-11-26 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
The stellar beta-decay rate of 134Cs and its impact on the Barium nucleosynthesis in the s process
我们已经计算了恒星$β$ -衰变率的重要的s-过程的分支点${}^{134}$ Cs的基础上,最先进的壳模型计算。在典型的$s$工艺温度($T\sim$ 0.2-0.3 GK)下,我们的新速率比Takahashi和Yokoi广泛使用的速率(以下简称TY 87)低一个数量级。研究了不同质量和金属丰度对AGB星核合成的影响。我们的新衰变率导致${}^{134}$ Ba/ ${}^{136}$ Ba比率的总体降低,并且很好地解释了在不引入$i$过程的情况下测量的流星比率。根据${}^{135}$ Cs/ ${}^{133}$ Cs的比值,我们还推导出从最后一次污染早期太阳系的AGB核合成事件到$>$ 2800万年的时间,这与从${}^{107}$ Pd和${}^{182}$ Hf推导出的时间一致。发现${}^{135}$ Ba和${}^{135}$ Cs的$s$过程丰度之和增加,导致太阳系中${}^{135}$ Ba的$r$过程贡献变小。
2021-09-29 astro-ph.SR
Statistical framework for nuclear parameter uncertainties in nucleosynthesis modeling of r- and i-process
本研究提出一种基于后向-前向蒙特卡洛方法的核参数不确定性确定方法,应用于i-process和r-process核合成模拟,发现参数不确定性影响与模型不确定性相当,强调实验约束关键核性质对提升恒星演化模型预测能力的重要性。
2025-10-03 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Determination of Solar System R-Process Abundances using ENDF/B-VIII.0 and TENDL-2015 libraries
最近对双中子星合并(GW 170817)的多信使探测激发了天体物理学界的活力,并鼓励了对确定核物理观测值的进一步研究。对宇宙中原子核的全面研究为研究这些天体物理现象和获取可利用最新核数据加以核实的恒星核合成过程的补充信息提供了机会。评价核数据文件库包含与天体物理学、裂变产额和衰变数据有关的能量范围内的反应截面的完整集合。这些数据收集已在世界范围内用于核科学、工业和国家安全应用。人们对探索ENDF/B-VIII.0和TADOS评估核数据库(TENDL-2015)的核天体物理学目的以及将结果与卡尔斯鲁厄天体物理学恒星核合成数据库(KADoNiS)进行比较非常感兴趣。利用ENDF/B-VIII.0和TENDL-2015评估数据集计算了麦克斯韦平均截面(MACS)和天体物理反应速率。计算出的截面与太阳系丰度相结合,并使用恒星核合成的经典模型进行拟合。天体物理快中子和慢中子俘获,$r$ -和$s$ -过程,分别从目前的数据,并与现有的值进行了比较。对MACS的进一步分析揭示了潜在的评估库数据缺陷和对新测量的强烈需求。目前的结果表明,评估图书馆和核工业和研究工作之间的互利关系的巨大核天体物理潜力。
2021-04-27 astro-ph.SR
The impact of individual nuclear properties on $r$-process nucleosynthesis
据认为,自然界中发现的重元素丰度的大约一半是由天体物理学的快速中子俘获过程或核合成的“$r$过程”产生的。这个多方面的问题仍然是所有物理学中最大的公开挑战之一。核物理性质的知识,如质量,$β$ -衰变和中子俘获率,以及$β$ -缓发中子发射概率是进入$r$ -过程核合成计算的关键输入。虽然已经确定了接近稳定的核的性质,但关于可能参与$r$过程的远离稳定的丰中子核,仍有许多未知之处。灵敏度研究测量了核物理输入变化的天体物理响应,从而可以分离出最重要的核特性,这些特性决定了在自然界中观察到的最终丰度。本文综述了最近的敏感性研究的程度,并强调了这些研究如何发挥关键作用,促进新的见解$r$过程。这些工具的开发促进了对最先进测量的集中努力,推动了新设施的建设,并将最终推动社区应对`从铁到铀的元素是如何形成的?'.
2015-08-28 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Explosive nucleosynthesis: nuclear physics impact using neutrino-driven wind simulations
我们提出核合成研究的基础上的流体动力学模拟的核心坍缩超新星和随后的中微子驱动的风。虽然在这些模拟中发现的条件不适合快速中子俘获(r-过程)产生比A $\sim$ 130重的元素,但这可以通过人为增加风熵来解决。用这种方法,人们可以模拟发生r过程的喷出物的一般行为。我们研究了长期动力学演化和核物理输入对最终丰度的影响,并表明不同的核质量模型导致丰度的显着变化。这些差异可能与核质量远离稳定性的行为有关。此外,我们还详细地分析了当物质衰变回稳定态时,中子俘获和β缓发中子发射的影响。在我们研究的所有案例中,冻结效应大于先前的估计,并在冻结后的丰度产生实质性的变化。
2010-12-14 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Statistical Methods for Thermonuclear Reaction Rates and Nucleosynthesis Simulations
估算热核反应速率和核合成的严格统计方法在核天体物理学中正日益得到确立。面临的主要挑战是实验反应速率是从大量不同的测量核参数(例如,天体物理S因子、共振能量和强度、粒子和伽马射线部分宽度)。我们讨论的应用程序的Monte Carlo方法两个不同的,但相关的问题。首先,给定一组测量的核参数,如何才能最好地估计由此产生的热核反应速率和相关的不确定性?第二,给定一组适当的反应速率,如何才能最好地估计来自核合成的丰度(即,反应网络)计算?这里描述的技术提供了概率密度函数,其可用于导出任何期望覆盖概率的统计上有意义的反应速率和最终丰度。例子给出了应用程序的s-过程中子源,核心坍缩超新星,经典新星,大爆炸核合成。
2014-09-19 astro-ph.SR nucl-ex
The s-process nucleosynthesis in low mass stars: impact of the uncertainties in the nuclear physics determined by Monte Carlo variations
我们研究了中子俘获和弱反应(重元素)的不确定性对低质量恒星的s-过程核合成的影响,使用基于蒙特卡罗的方法。我们进行了广泛的核反应网络计算,包括新评估的温度依赖的上限和下限的个人反应速率。我们先进的方法能够评估对最终丰度影响更大的反应。我们发现,β衰变率的不确定性通常影响附近的S-过程分支的核素,而在最终丰度的不确定性是由中子捕获率的不确定性,直接产生或破坏感兴趣的核素。由重元素反应引起的总核不确定性约为50%。
2018-10-10 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
An ERC Starting Grant project on p-process nucleosynthesis concluded
2008年,启动了一个由欧洲研究理事会支助的题为“与天体物理p过程核合成有关的核反应研究”的启动赠款项目。在对质子和α引起的天体物理p过程核反应进行了五年的成功研究之后,该项目结束了。本文综述了该领域的研究进展和主要成果。
2015-09-03 astro-ph.SR nucl-ex
Impacts of nuclear-physics uncertainty in stellar temperatures on the s-process nucleosynthesis
我们评估的不确定性相关的s-过程核合成使用Monte-Carlo为中心的方法。我们是基于一个现实的和一般的处方温度依赖的不确定性的反应。我们认为大质量恒星的弱s-过程和AGB星的主要s-过程。我们发现,采用的不确定性(n,$γ$)率,百分之几十的平均水平,影响生产的s-过程核沿$β$ -稳定线,而对于$β$ -衰变,其中贡献从激发态增强的不确定性,具有最强的影响分支点。
2017-01-24 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
The s-process nucleosynthesis: impact of the uncertainties in the nuclear physics determined by Monte Carlo variations
我们研究了中子俘获和弱反应(重元素)的不确定性对低质量恒星和大质量恒星的s-过程核合成的影响,使用基于蒙特卡罗的方法。我们进行了广泛的核反应网络计算,包括新评估的温度依赖的上限和下限的个人反应速率。我们发现β衰变率的不确定性只影响少数核附近的S-过程分支,而在最终丰度的不确定性是由中子俘获率的不确定性。我们提出了一个不确定的利率作为候选人,以改善测量未来的实验。
2017-08-02 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Impact of new data for neutron-rich heavy nuclei on theoretical models for $r$-process nucleosynthesis
目前的模式为$r$过程进行了总结,强调从核物理测量和天文观测的关键约束。特别是,我们分析了核物理输入的重要性,如β衰变率、核质量、中子俘获截面、β缓发中子发射、自发裂变概率、β和中子诱发裂变、裂变碎片质量分布;中微子诱导的反应截面等,我们强调模型的影响$r$过程核合成新测量的$β$衰变半衰期,质量和光谱学的富中子核附近的$r$过程的路径。我们概述了r过程核合成的中微子驱动风以上的原中子星在核心坍缩超新星随着磁流体动力学喷流的可能性旋转超新星爆炸模型。我们还考虑了中子星合并作为r过程环境的可能性。新测量的核性质远离稳定性的一个关键结果是封闭中子壳附近富中子同位素的壳猝灭程度。这导致对$r$ -过程核合成的位点的重要限制,其中冻结发生在快速的时间尺度上。
2016-10-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Reexamining the temperature and neutron density conditions for r-process nucleosynthesis with augmented nuclear mass models
我们探索的影响,核质量的r-过程核合成所需的温度和中子密度的条件下,使用四个核质量模型增强了最新的原子质量评估。对于每一个模型,我们推导出的条件下观察到的丰度峰在质量数A ~ 80,130,和195的等待点近似下,并进一步确定的条件,可以最好地再现的r-过程丰度模式(r-模式)推断的太阳系和银河系晕中的贫金属恒星观察。我们发现:(1)在A ~ 80和195处产生丰度峰的条件有很大的不同,这表明,至少对某些核质量模型来说,这两个峰不是同时产生的;(2)N = 126闭合中子壳层临界等待点(CWP)核所需的典型条件与N = 126闭合中子壳层临界等待点(CWP)核所需的典型条件有明显的重叠。(3)N = 82的CWP核所需的典型条件可以重现在贫金属星HD 122563上观测到的r-斑图,这与太阳的r-斑图有很大的不同。我们还研究了核质量的不确定性如何影响r-过程所需的条件,并确定了一些关键的核,包括76镍到78镍,82锌,131镉,和132镉在稀有同位素束设施的精确质量测量。
2013-01-30 astro-ph.SR nucl-th
Quantification of nuclear uncertainties in nucleosynthesis of elements beyond Iron
铁以外的核合成提出了额外的挑战时,没有遇到研究天体物理过程涉及轻核。一般来说,较高的温度和核能级密度导致激发的目标状态的跃迁的贡献更强。这可能会妨碍横截面测量,以确定恒星反应速率和理论的贡献仍然很重要。此外,在天体物理学相关的能量范围内进行测量往往是不可行的。灵敏度分析不仅可以确定贡献的核性质,而且也是实验人员解释其数据对预测截面和速率的影响的方便工具。它还可以通过简化整个计算序列中的中间步骤来加快未来核合成的输入变化研究。大规模的预测的敏感性和基态的贡献,恒星率,允许估计以及率可以直接约束实验。作为应用实例讨论了反应185W(n,γ)和186W(γ,n)。核合成模拟中预测丰度的不确定性研究依赖于反应速率误差的知识。提出了一种改进的不确定度分析处理方法,以及结合实验数据和理论得出新的反应速率及其不确定度的方法。例如,它被应用于s过程的中子捕获率,导致比之前假设的更大的不确定性。
2014-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Nucleosynthesis in thermonuclear supernovae
热核(Ia型)超新星的爆炸能量来自于轻“燃料”核(主要是碳和氧)爆炸融合成以铁和硅族元素为主的更紧密结合的核“灰”时释放的核结合能的差异。同样的爆炸性热核聚变事件也是促成重元素,特别是铁族元素核合成的主要过程之一。例如,太阳及其行星系统中的大多数铁和锰都是在热核超新星中产生的。本文综述了碳氧白矮星材料中爆炸热核燃烧的物理过程,以及利用流体动力学爆炸模型计算预测核合成的方法。虽然主要的爆炸情景仍不清楚,但核燃烧和核合成的许多方面对所有模型都是共同的,必须以某种形式发生,以产生观测到的产量。我们总结了现有爆炸模型的预测核合成产量,特别强调不同的建议方案导致Ia型超新星的核合成签名的特征差异。在此之后,我们将讨论这些签名如何与几个单独的超新星,遗迹,以及我们的星系和星系团中的物质组成的观察比较。
2017-04-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Impact of Nuclear Reaction Rate Uncertainties on Type I X-ray Burst Nucleosynthesis: A Monte Carlo Study
Shenzhen University(深圳大学);China Institute of Atomic Energy(中国原子能科学研究院);Beijing Normal University(北京师范大学)
该研究通过蒙特卡洛模拟探讨了核反应率不确定性对I型X射线爆发核合成的影响,发现某些同位素的丰度分布可能呈现多峰结构,并提供了更可靠的反应率列表。
2026-03-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
Nucleosynthesis in Type I X-ray Bursts
I型X射线爆发是发生在吸积的中子星包层中的热核爆炸。自35年前发现这些现象以来,对这些现象的详细观察促使了理论天体物理学和实验核物理学的大量研究。在这篇综述中,我们首先讨论这些现象的关键观测特征,这些特征可能对相关热核燃烧的核合成的特定模式敏感。然后,我们总结了努力模型I型X射线爆发,重点是确定整个这些爆发所涉及的核物理过程。我们讨论和评估模型的局限性,特别是在核物理输入的关键不确定性方面。最后,我们研究了最近的相关实验测量,并概述了未来的前景,以提高我们对这些独特的环境从观测,理论和实验角度的理解。
2012-11-26 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Progress in Nuclear Astrophysics: a multi-disciplinary field with still many open questions
核天体物理是一个多学科交叉的领域,对核数据的需求量巨大。在它的各个领域中,恒星演化和核合成显然与核物理学关系最密切。天体物理学应用对核数据的需求对实验技术以及现有核模型的鲁棒性和预测能力提出了挑战。尽管过去几年取得了令人印象深刻的进展,但仍然存在重大问题和困惑。在目前的贡献,只有几个核天体物理学的具体方面进行了讨论。这些涉及到一些实验进展有关的测量的关键反应的相关性的所谓的s-和p-过程的核合成,在理论上的努力,在预测核特性的异国情调的富中子核的兴趣r-过程的核合成,以及最近引进的机器学习技术在核天体物理学的应用。
2022-12-05 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Emergent Complexity in Nuclear Reaction Networks: A Study of Stellar Nucleosynthesis through Chemical Organization Theory
Institute for the Philosophy and Science of Complexity(复杂性哲学与科学研究所);Soluciones Analíticas SpA(分析解决方案公司);Vrije Universiteit Brussel(布鲁塞尔自由大学)
本文通过化学组织理论研究核反应网络中复杂结构的涌现,揭示温度变化对网络结构和稳定性的影响,为恒星核合成提供新视角。
2026-01-05 astro-ph.SR cs.AI
The Effects of Variations in Nuclear Interactions on Nucleosynthesis in Thermonuclear Supernovae
核物理不确定性对热核超新星核合成的影响尚未通过多模型的全面和系统研究得到充分探讨。为了更好地约束这些现象的产量预测,我们进行了敏感性研究后处理热力学的历史,从两个不同的流体动力学,Eschrasekhar质量爆炸模型。我们单独改变了所有输入反应,并首次将弱相互作用速率改变了10倍,并将每种情况下的产率与使用标准速率的产率进行了比较。在我们网络中的2305个核反应中,我们发现只有53个反应的速率对丰度至少为10^-8 M_sun的任何物种的产额的影响至少为2倍。12 C(a,g)、12 C +12 C、20 Ne(a,p)、20 Ne(a,g)和30 Si(p,g)反应的速率是当以10倍变化时改变最多产率的那些反应速率之一。从我们的网络中658个弱相互作用速率的10倍个体变化来看,只有恒星28 Si(b+)28 Al,32 S(b+)32 P和36 Ar(b+)36 Cl速率显著影响模型中物种的产额。进一步的试验表明,温度T > 1.5 GK时反应速率的变化具有最大的影响,可用作爆炸诊断的放射性核素的比率的变化小于2倍,而单个反应速度的变化为10倍。两种模型中的核合成对单个核反应速率和弱相互作用速率的变化都具有较强的鲁棒性。对有限数量的反应进行实验室测量将有助于进一步限制预测。此外,我们确认需要一个一致的治疗相关的恒星弱相互作用率,因为这些速率的同时变化(而不是个别变化)在我们的模型…
2013-06-25 astro-ph.SR nucl-ex
Core-collapse supernova simulations with reduced nucleosynthesis networks
本研究开展含核反应网络的核心坍缩超新星模拟,发现核反应能量可提升爆发能量、维持晚期外流并合成更多富中子核素,同时指出原位与异位反应网络的抛射物计算存在系统差异,凸显大型原位网络的重要性。
2023-06-13 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
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
Explosion and nucleosynthesis of low redshift pair instability supernovae
最近的观测和恒星演化模型都表明,在本宇宙中可能发生对不稳定超新星(PISNe),其金属丰度低于Z_Sun/3。以前的PISN模型大多是在早期宇宙的背景下在非常低的金属丰度下产生的。我们提出了新的PISNe模型在Z=0.001的金属丰度,这是相关的本地宇宙。我们采用Langer et al.(2007)提出的初始质量为150和250太阳质量、金属丰度为Z=0.001的对不稳定祖先的自洽恒星演化模型,并使用包含200种同位素的广泛核网络的流体力学恒星演化代码,跟踪这些模型在超新星爆炸中的演化。两种模型都以PISNe的形式爆炸,而不会留下致密的恒星残骸。我们的模型产生的核合成模式,一般是类似于人口III PISN模型,其主要特点是生产大量的α-元素和强烈缺乏的奇数电荷的元素。然而,我们模型中的奇偶效应明显弱于人口III模型中的奇偶效应。与核心坍缩超新星在类似的金属丰度(Z=0.002)的核合成产率的比较表明,PISNe可能强烈影响Z=0.002以下的化学演化,假设一个标准的初始质量函数。奇偶效应预计是最突出的硅和钙之间的中间质量元素。随着未来对星族II恒星化学丰度的观测,我们的结果可以用来限制我们银河系过去演化过程中发生的PISNe的数量。
2014-05-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Implications for Post-Processing Nucleosynthesis of Core-Collapse Supernova Models with Lagrangian Particles
我们调查核心坍缩超新星(CCSN)核合成与自洽,轴对称(2D)模拟使用辐射流体动力学代码奇美拉。计算成本传统上限制了多维CCSN模型内的核组成的演变,至多是一个14种$α$ -网络,它只能跟踪从$^{4}$ He到$^{60}$ Zn的$(α,γ)$反应.这种简化的网络限制了精确地发展详细的成分和中子化或计算核能产生率的能力。拉格朗日示踪粒子通常用于扩展核网络演化,通过在后处理核合成计算中加入更真实的网络。然而,限制,如空间分辨率差的示踪剂粒子,不一致的热力学演化,包括错误估计的膨胀时间尺度,和不确定的多维质量切割结束时的模拟施加固有的不确定性,这种方法。我们提出了一个详细的分析,这种不确定性的影响,从恒星金属丰度,非旋转的祖先12 $M_\odot$,15 $M_\odot$,20 $M_\odot$,和25 $M_\odot$发起的四个自洽轴对称CCSN模型,并与较小的$α$ -网络的爆炸后超过1秒的发射。
2017-06-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
The impact of nuclear uncertainties on the p-process nucleosynthesis in Supernovae
Institut d’Astronomie et d’Astrophysique, Université Libre de Bruxelles(布鲁塞尔自由大学天体物理学与天文学研究所)
研究核不确定性对超新星中p-过程核合成的影响,通过多种方法量化相关不确定性,发现光中子发射不确定性主导总体预算,主要源于局部参数变化,许多关键反应涉及稳定核可实验获取,为理解该过程提供新认识。
2026-07-13 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Neutron Star Mergers and Nucleosynthesis of Heavy Elements
自从发现脉冲双星和观测到其轨道能量损失以来,中子星合并的存在就得到了支持,这与广义相对论是一致的。它们被认为是快速中子俘获过程(r-过程)的核合成位点,该过程负责产生除Fe之外的所有重元素的大约一半,并且是除Pb和Bi之外的元素的唯一来源。基于中子星物质减压的详细核合成计算与太阳重核r过程丰度是一致的。中子星合并也被确认为通过其红外余辉产生短持续时间的γ射线爆发。喷射物质中的高中子密度允许剧烈的r过程,导致远离(核)稳定区域的最重核的裂变循环。几种核性质的不一致性影响丰度分布。天体物理事件的模拟还取决于流体动力学处理、合并后和黑洞可能出现之前中微子风的发生以及黑洞吸积盘的性质。我们讨论了核和建模的不确定性的影响,并得出结论,二进制紧凑的合并可能是一个(或)在我们的银河系的r-过程核生产的主导网站。
2017-10-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Sensitivity study of explosive nucleosynthesis in Type Ia supernovae: I. Modification of individual thermonuclear reaction rates
我们探讨了由于Ia型超新星的核合成相对于核反应速率的不确定性的敏感性。我们采用了一个标准的一维延迟爆轰模型的一个质量为1196核白矮星的爆炸,并后处理的热力学轨迹的每个质量壳核合成代码,增加(减少)的10倍的速率。我们还计算了不同速率的12 C和16 O聚变反应的流体动力学模型。对于选定的反应,我们已经重新计算了核合成与替代处方的速率从JINA REACLIB数据库,并分析了温度范围内的修改,其速率有最强的影响核合成。除了12 C核的聚变反应外,Ia型超新星模型的核合成反应对于核反应速率的变化是相当稳健的。爆炸能量的变化小于\sim 4%。由于聚变反应速率的改变而引起的核合成的变化也是相当温和的,例如,质量分数大于0.02的物质的产率变化都不大于2倍。我们提供了最丰富的物种相对于与质子,中子和阿尔法最激烈的反应率的产率的灵敏度。一般来说,铁族核的产额比中等质量元素的产额更稳健。在带电粒子反应中,对超新星核合成影响最大的是30 Si + p \rightleftarrows 31 P + γ、20 Ne + α \rightleftarrows 24 Mg + γ和24 Mg + α \rightleftarrows 27 Al + p。(节略)
2012-04-09 astro-ph.SR nucl-th
"Nuclear thermometers" reveal the origin of the universal r-process nucleosynthesis
本研究利用作为“核温度计”的巨偶极共振,通过实验数据和壳模型计算发现r过程温度下对称能增强,揭示了中子星并合中普遍r过程核合成的起源。
2024-11-26 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
PUSHing core-collapse supernovae to explosions in spherical symmetry IV: Explodability, remnant properties and nucleosynthesis yields of low metallicity stars
在本系列的第四篇论文中,我们使用参数化的球对称爆炸方法PUSH对两组非旋转恒星祖先模型进行了系统的研究。我们的研究包括爆炸前的模型与金属丰度Z=0和Z=Z $_{\odot}\times 10^{-4}$和覆盖的祖质量范围从11到75 M $_\odot$。我们提出并讨论了所有模型的爆炸性质,并预测在这种方法内的残余物(中子星或黑洞)的质量分布。我们还进行了系统的核合成研究,并预测详细的同位素产量作为祖质量和金属丰度的函数。我们提出了我们的核合成结果与观测派生的$^{56}$镍喷出物从正常的核心坍缩超新星和铁族丰度的贫金属星HD~84937的比较。总的来说,我们的爆炸能量,剩余质量分布,$^{56}$镍质量,和铁组产率的结果是一致的正常CCSNe的观察。我们发现,在低和零金属丰度的恒星祖先更容易BH的形成比那些在太阳的金属丰度,这允许在LIGO/VIRGO观察到的质量范围内的BH的形成。
2020-02-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Re-investigation of neutron capture by 84Kr and 86Kr in the s-process nucleosynthesis
本研究利用统计模型程序Talys v1.96再研究s过程中84Kr、86Kr的中子俘获过程,分析核能级密度的影响,所得结果与既往研究吻合,且通过微调核性质复现了实验数据。
2024-10-09 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Sensitivity to neutron captures and beta-decays of the enhanced s-process in rotating massive stars at low metallicities
大质量恒星的s-过程,产生的原子核高达$A\approx 90$,如果恒星旋转是显着的,在低金属丰度有不同的行为。这种增强的s过程与太阳金属丰度附近大质量恒星中的s过程不同,而且核合成的细节知之甚少。我们在Monte-Carlo框架下研究了贫金属星增强s过程中的核物理不确定性。我们应用温度依赖的不确定性的反应速率,区分贡献的基态和激发态。我们发现,几种同位素的最终丰度显示出大于2倍的不确定性,主要是由于中子俘获的不确定性。分支点周围的一些原子核受到$β$衰变不确定性的影响。
2018-02-16 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
The most metal-rich stars in the universe: chemical contributions of low and intermediate mass asymptotic giant branch stars with metallicities between $0.04 \leq Z \leq 0.10.$
本文首次给出金属丰度 $Z=0.04-0.10$ 的低中质量 AGB 恒星产率,发现高金属丰度显著抑制第三次挖掘和 s-过程重元素产生,化学贡献主要由早期挖掘混合至表面的质子俘获核合成主导。
2021-11-18 astro-ph.GA astro-ph.SR
Fine-tunings in nucleosynthesis and the emergence of life: Status and perspectives
本研究探讨大爆炸与恒星中核反应的精细调节,分析轻元素及碳、氧等生命相关元素的形成,并提出未来需多领域协同以改进相关计算。
2025-03-20 astro-ph.SR hep-lat hep-ph
Presolar grain isotopic ratios as constraints to nuclear and stellar parameters of AGB nucleosynthesis
最近的演化低质量恒星(与$M \lesssim 3M_\odot$)的模型,经历AGB阶段的假设,磁通量管浮力驱动的形成$^{13}$ C水库在富氦层。我们说明了它们的重要性质,显示了对流包层下方产生的低丰度的$^{13}$ C如何阻碍初级$^{14}$ N的形成以及随后合成中等质量核,如$^{19}$ F和$^{22}$ Ne。因此,在上述模型中,它们的生产具有纯粹的次要性质。初级$^{22}$ Ne的短缺也对降低中子密度有重要影响。另一个属性涉及AGB风,这是可能保留富C的子组件,隔离的磁张力,即使当信封组成是O-丰富。因此,在比以前设想的更早的阶段中发现了形成富碳化合物的条件。这些问题,连同与几个核物理量的不确定性,讨论了在光的同位素混合物的S-过程元素的恒星起源的前太阳SiC颗粒,这提供了重要的和精确的约束,否则不确定的参数。通过比较核合成的结果与测量的SiC数据,有人认为,这样一个详细的一系列的约束表明,需要新的测量电离等离子体中的弱相互作用率,以及中子捕获截面,特别是附近的N = 50和N = 82的中子幻数。尽管如此,我们的模型的特殊性使我们能够实现适合到目前为止从未在以前发表的尝试中获得的质量的前太阳粒数据。
2021-07-26 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
The impact of mass uncertainties on the r-process nucleosynthesis in neutron star mergers
本研究探讨核质量预测中的模型与参数不确定性对中子星并合中r-过程核合成及抛射物成分的影响,发现两者显著影响重元素产生,核模型改进对降低预测不确定性至关重要。
2025-01-07 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Uncertainties in s-process nucleosynthesis in low mass stars determined from Monte Carlo variations
发生在低质量恒星中的主要s过程产生了大约一半比铁重的元素。因此,确定核物理不确定性对这一过程的重要性和影响非常重要。我们已经进行了广泛的核反应网络计算使用个人和温度依赖的不确定性,涉及元素比铁重的反应,在蒙特卡罗框架内。使用这种技术,我们确定的不确定性,主要的s-过程的丰度预测,由于核的不确定性链接到弱相互作用和中子捕获比铁重的元素。我们还确定了主导这些不确定性的关键核反应。我们发现,$β$ -衰变率的不确定性只影响少数核素附近的S-过程分支,而在最终丰度的不确定性是由中子捕获率的不确定性,直接产生或破坏感兴趣的核素。由重元素反应引起的总的核不确定度一般很小(小于50%)。然而,有三个关键的反应是突出的,因为它们显著地影响了大量核素的不确定性。它们是$^{56}$ Fe(n,$γ$)、$^{64}$ Ni(n,$γ$)和$^{138}$ Ba(n,$γ$)。我们讨论了未来的实验中,减少本研究中确定的关键反应的不确定性的前景。
2018-05-03 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th