Presolar Grains from Novae: Evidence from Neon and Helium Isotopes in Comet Dust Collections
陨石和行星际尘埃粒子(IDP)中的前太阳颗粒携带非太阳同位素特征,指向超新星,巨星和可能的其他恒星来源。有人认为,这些颗粒中的一些凝聚在经典新星爆发的喷出物中,但证据是模糊的。我们报告的氖和氦的成分捕获的平流层收集器飞到样品材料从彗星26 P/格里格-Skelberup和55 P/Tempel-塔特尔,指向冷凝的气体载体在喷出物的氖(ONe)新星。在这些粒子中没有可检测到的3 He表明空间暴露于最多几十年的太阳风(SW)照射,与彗星尘埃流的起源一致。测定的~ 4 He/~(20)Ne、~(20)Ne/~(22)Ne、~(21)Ne/~(22)Ne和~(20)Ne/~(21)Ne同位素比值以及~ 3 He/~ 4 He比值的下限与氖新星爆发核合成的计算结果一致。其中,独特的低4 He/20 Ne和高20 Ne/22 Ne的比例是最诊断,反映了大预测20 Ne丰度在这样的新星喷出物。彗星物质中Ne和He成分的测量值与理论预测值的对应关系是早期太阳系中存在来自新星的太阳前颗粒的证据。
2012-04-04 astro-ph.EP astro-ph.SR
Presolar stardust in asteroid Ryugu
我们已经进行了基于NanoSIMS的搜索,在最近从C型小行星Ryugu返回的样本中寻找太阳前物质,这是JAXA Hayabusa 2任务的一部分。我们报告的所有主要presolar颗粒类型的检测与O-和C-异常同位素组成通常确定在碳质球粒陨石:1硅酸盐,1氧化物,1 O-异常超新星颗粒的模糊相,38 SiC,和16碳质颗粒。至少有两个碳质颗粒是前太阳石墨,而几个颗粒与中度C同位素异常可能是有机物。presolar硅酸盐位于一个碎屑与较少改变的岩性比典型的广泛含水蚀变Ryugu矩阵。Ryugu的基质标准化前太阳颗粒丰度为4.8 $^{+4.7}_{-2.6}$ ppm的O-异常颗粒,25 $^{+6}_{-5}$ ppm的SiC颗粒和11 $^{+5}_{-3}$ ppm的碳质颗粒。Ryugu在同位素和岩石学上与碳质Ivuna型(CI)辉长岩相似。为了比较Ryugu的原位太阳前颗粒丰度与CI Alcantes,我们还绘制了Ivuna和Orgueil样品,并发现了SiC颗粒和6个碳质颗粒。未发现O-异常颗粒。CI陨石中的基质标准化前太阳颗粒丰度与Ryugu中的相似:23 $^{+7}_{-6}$ ppm SiC和9.0 $^{+5.3}_{-4.6}$ ppm碳质颗粒。因此,我们的研究结果提供了进一步的证据支持Ryugu-CI连接。它们还揭示了Ryugu样本中小规模异质性的有趣线索,例…
2022-08-16 astro-ph.EP astro-ph.SR
J-type carbon stars: A dominant source of 14N-rich presolar SiC grains of type AB
我们报道了27个新的太阳前SiC颗粒的Mo同位素数据,包括12个富14 N的AB(14 N/15 N>440,AB 2)和15个主流(MS)颗粒,以及它们的相关Sr和Ba同位素比值。直接比较MS颗粒的数据,这来自低质量的渐近巨星分支(AGB)恒星与大的s-过程同位素增强,与AB 2颗粒的数据表明,AB 2颗粒显示近太阳的同位素组成,缺乏s-过程增强。AB 2颗粒的Sr、Mo和Ba同位素组成接近正常,这清楚地排除了AGB星的再次碰撞,因为在AGB星中发生了中间中子俘获过程(i-过程)。另一方面,低质量的CO新星和早期的R-和J-型碳星显示13 C和14 N过剩,但没有s-过程增强,因此是AB 2颗粒的潜在恒星源。由于早期的R型碳星和CO新星都是罕见的天体,因此大量的J型碳星(占所有碳星的10-15%)可能是AB 2颗粒的主要来源。
2017-07-01 astro-ph.SR
New NanoSIMS Multielement Isotope Data Reveal CO Novae As Key Sources Of 13C-rich Presolar Silicon Carbide Grains
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);Boston University(波士顿大学);Carnegie Science(卡内基科学)
通过新的纳诺SIMS多元素同位素测量重新评估了四个可能的新星SiC颗粒和79个AB SiC颗粒的恒星起源,发现CO新星是13C丰富的预太阳SiC颗粒的主要来源。
2026-05-19 astro-ph.GA astro-ph.SR physics.geo-ph
Isotopic 32S/33S ratio as a diagnostic of presolar grains from novae
测量太阳前颗粒中的硫同位素有助于确定这些颗粒形成的天体物理学地点。然而,为了评估硫同位素比值的诊断能力,需要更精确的33 S(p,γ)34 Cl反应热核速率。用高分辨四极-偶极磁谱仪研究了25 MeV的~(33)S(~ 3 He,d)~(34)Cl质子转移反应。在10度和55度之间的10个散射角下测量氘光谱。在Ex = 4.6 - 5.9 MeV范围内观测到24个~(34)Cl能级,其中3个能级是首次观测到。质子光谱因子首次提取的水平以上的33 S +p阈值,跨越计算热核33 S(p,γ)34 Cl率在经典的新星爆炸所需的能量范围。我们已经确定了一个新的33 S(p,γ)34 Cl率使用Monte Carlo方法,并进行了新的流体动力学新星模拟,以确定剩余的核物理不确定性的反应速率对新星核合成的影响。我们发现,这些不确定性导致一个因素的33 S(p,伽马)34 Cl率在典型的新星峰值温度的变化小于5,并在弹出的新星产量的S-钙同位素的变化小于20%。特别是,对于所考虑的新星模型,预测的32 S/33 S比率为110 - 130,而之前的速率不确定性为110 - 440。由于最近的II型超新星模型预测的比值为130 - 200,32 S/33 S比值可以用来区分新星和超新星起源的颗粒。
2014-09-01 astro-ph.SR nucl-ex
Nitrogen isotopes in AGB carbon stars and presolar SiC grains: a challenge for stellar nucleosynthesis
碳,氮,硅,和微量重元素的同位素比前太阳碳化硅颗粒陨石提供了至关重要的限制核合成。一个长期争论的问题是所谓的A+B颗粒的起源,因为迄今为止还没有从观测的角度明确地确定它们的恒星祖先。我们报告的第一个光谱测量的14 N/15 N比在银河系碳星的不同光谱类型,并表明,J-和一些SC型恒星可能会产生A+B颗粒,即使是15 N富集以前归因于新星。我们还表明,大多数主流(MS)颗粒是兼容的N型恒星的组成,但也可能下降,在某些情况下,从SC星。从理论的角度来看,没有任何天体物理方案可以解释SC,J和N型碳星的C和N同位素比值,以及它们产生的许多颗粒。这对恒星物理学提出了迫切的问题。
2013-03-26 astro-ph.SR
Comparison between core-collapse supernova nucleosynthesis and meteoric stardust grains: investigating magnesium, aluminium, and chromium
太阳系固体样品中核合成起源的同位素变化已有很好的记录,但这些变化的起源仍然不确定。在原行星盘不同区域形成的材料中观察到的\iso{54} Cr的变异性归因于太阳前富铬氧化物(铬铁矿)颗粒的数量不一,这些颗粒存在于陨石星尘库存中,很可能起源于某种类型的超新星爆炸。为了研究核心坍缩超新星(CCSNe)是否可能是这些颗粒的起源地,我们分析了初始质量为15,20和25 M $_{\odot}$的恒星CCSN模型的产量,以及太阳金属丰度。我们提出了一个广泛的丰富的数据集的铬,镁,铝同位素作为封闭质量的函数。我们发现的情况下,爆炸性C-灰产生的组合物与观察到的\iso{54} Cr/ \iso{52} Cr和\iso{53} Cr/ \iso{52} Cr比以及\iso{50} Cr/ \iso{52} Cr比非常一致。考虑到原子质量为50的信号也可能源自\iso{50} Ti,爆炸性He燃烧的灰烬也与观察到的比率相匹配。此外,太阳系组成的He灰烬(富含Al和Cr,相对于Mg,以模拟铬铁矿颗粒的组成)的材料可能会重现观察到的Mg和Cr异常之间的相关性,而来自C-灰烬的材料并不存在显着的Mg异常以及Cr同位素的变化。在所有情况下,非放射成因的,稳定的镁同位素的变化占主导地位的变化预计从\iso{26}铝。
2022-01-16 astro-ph.SR
Silicon Isotopic Composition of Mainstream Presolar SiC Grains Revisited: The Impact of Nuclear Reaction Rate Uncertainties
针对主流前太阳SiC颗粒硅同位素组成与现有化学演化模型的不一致问题,本研究通过蒙特卡洛模型分析核反应速率不确定性的影响,发现其可解释差异,相关线斜率在不确定性范围内与模型一致,强调精确测量反应速率的重要性。
2024-11-29 astro-ph.EP astro-ph.GA astro-ph.SR
Branches of 33S(p,γ)34Cl at Oxygen-Neon Nova Temperatures
最近对氧氖白矮星上的经典新星的模拟表明,32 S/33 S的同位素比率有可能成为新星起源的前太阳颗粒的显着指标。33 S(p,γ)34 Cl反应通过破坏新星中的33 S直接影响这个比例。此外,来自34 Cl亚稳态(t_{1/2} = 32 min)的β延迟γ射线被认为是潜在的新星观测值。我们已经测量了已知的33 S(p,γ)34 Cl共振的分支,这些共振在与氧氖新星相关的温度下被激活。我们提供了这些分支的第一个可靠的不确定性和几个以前未测量的分支的第一个上限。
2011-05-02 astro-ph.SR nucl-ex
Synthesis of C-rich dust in CO nova ourbursts
上下文经典新星是发生在恒星双星系统中的吸积白矮星包层中的热核爆炸。转移到白矮星上的物质在简并条件下堆积起来,导致热核失控。在这些爆发中,大约有10-7 - 10-3 Msun,富含CNO,有时还有其他中等质量的元素(例如,Ne、Na、Mg或Al(对于一颗新星)被喷射到星际介质中。从光谱上推断出的新星喷出物中大量的金属物质表明,从次级恒星转移来的(类似太阳的)物质与下面的白矮星的最外层混合在一起。目标。到目前为止,大多数新星爆发的理论模型都产生了以O > C为特征的流出物,原则上只有氧化的冷凝物(例如富O颗粒)。方法.为了具体解决CO新星是否真的可以产生富碳尘埃,六种不同的流体动力学新星模型已经发展,从吸积到膨胀和喷射阶段,具有不同的选择与太阳一样的吸积材料混合的衬底的组成。更新的化学配置文件内的H-耗尽核心已被使用,恒星演化计算的基础上,通过H和He燃烧阶段的祖8 Msun。结果我们表明,这些配置文件导致富C喷出物后,新星爆发。这扩大了新星对陨石中发现的太阳前颗粒清单的可能贡献,特别是在一些碳质相(即,纳米金刚石、碳化硅和石墨)。
2016-06-17 astro-ph.SR
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
Constraining the $^{30}$P($p,γ)^{31}$S reaction rate in ONe novae via the weak, low-energy, $β$-delayed proton decay of $^{31}$Cl
本研究通过测量$^{31}$Cl的低能弱β缓发质子衰变,结合壳模型计算与既往研究,更精确地确定了氧氖新星中$^{30}$P$(p,γ)^{31}$S反应率,为前太阳新星颗粒成分预测与核温度计校准提供了依据。
2022-04-11 astro-ph.SR nucl-ex nucl-th
Nonresonant capture cross section measurement of the 29Si(p,gamma)30P reaction
本研究首次测量了经典新星中29Si(p,gamma)30P反应的非共振截面,发现其显著高于理论预测值,从而修正了低温天体物理环境下的反应率,为未来的核合成计算提供了实验依据。
2025-09-16 astro-ph.SR nucl-ex
A study of $^{35}$Cl excited states via $^{32}$S($α, p$)
起源于氧氖新星的前太阳颗粒可以通过与理论估计值相比的硫同位素比值来确定。这些比值取决于可靠的$^{33}$ S($p, γ$)$^{34}$ Cl和$^{34}$ S($p, γ$)$^{35}$ Cl反应速率。后者的速率最近已计算的基础上,实验输入,和许多新的激发态在$^{35}$ Cl被发现高于质子阈值。实验发现$^{34}$ S($p, γ$)$^{35}$ Cl比率比理论值小2 - 5倍,因此预测新星前太阳颗粒的模拟$^{34}$ S/ $^{32}$ S同位素比率比II型超新星颗粒小3.7倍。本研究旨在确认这些新共振的存在,并改善$^{34}$ S($p, γ$)$^{35}$ Cl反应速率中剩余的不确定性。利用$^{32}$ S($α, p$)$^{35}$ Cl反应,用Enge分极光谱仪研究了$^{35}$ Cl激发态的能量和自旋宇称.在$E_α$ = 21 MeV下测量了出射质子的微分截面。新发现的态的存在在很大程度上得到了证实,尽管在本研究中没有观察到一些态。首次尝试性地对几个$^{35}$ Cl态的自旋和宇称进行了归属。目前的$^{34}$ S($p, γ$)$^{35}$ Cl实验热核反应速率在1 $σ$范围内与以前的评价一致。然而,我们的速率不确定性更大,由于更现实的处理实验的不确定性。在新星温度下,目前速率的不确定性高达3.5倍。我们建议未来的工作集中在四…
2019-05-21 astro-ph.SR nucl-ex
Constraining nova observables: direct measurements of resonance strengths in 33S(p,γ)34Cl
33 S(p,γ)34 Cl反应对于限制氧氖新星中某些同位素丰度的预测很重要。目前的模型预测,氧氖新星喷出物中33 S的丰度是太阳的150倍。然而,由于新星峰温度下33 S(p,γ)34 Cl反应速率的不确定性,该过量生产因子可能会以数量级变化。根据这个速率,33 S可能被用作对某些类型的前太阳粒进行分类的诊断工具。更好地了解33 S(p,γ)34 Cl速率也有助于解释S-Ca质量区的新星观测,并有助于确定新星核合成的最大终点。此外,受此反应影响的总S元素丰度已被提议作为研究新星峰值温度的温度计。在此之前,33 S(p,γ)34 Cl的反应速率仅被直接研究到432 keV的共振能量。然而,对于0.2-0.4 GK的新星峰值温度,在432 keV共振以下和伽莫夫窗口内的34 Cl中有7个已知状态可以发挥主导作用。这些状态的共振强度的直接测量进行了使用的DRAGON反冲分离器在TRIUMF。此外,还报道了该能量区域内的两个新态。利用所有可用的33 S(p,γ)34 Cl速率的实验信息,进行了几次流体动力学模拟,以探索该速率中剩余的不确定性对新星爆炸中核合成的影响。这些计算给出了预期的33 S过量生产因子的范围为~ 20-150,而在ONe新星中预期的32 S/33 S比率的范围为~ 100-450。
2013-09-13 astro-ph.SR nucl-ex
Understanding the cosmic abundance of $^{22}$Na: lifetime measurements in $^{23}$Mg
本文通过在GANIL测量$^{23}$Mg关键激发态的寿命和质子分支比,重新评估了$^{22}$Na(p, $γ$)$^{23}$Mg反应速率,结果表明未来空间望远镜探测新星$^{22}$Na的前景广阔。
2022-12-07 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
Evaluation of the $^{13}$N($α$,p)$^{16}$O thermonuclear reaction rate and its impact on the isotopic composition of supernova grains
有人认为,当核心坍缩超新星的激波穿过大质量恒星的氦壳层时,氢被吸入氦壳层可能导致高的$^{13}$ C和$^{15}$ N过剩。这一预测的问题非常高的$^{13}$ C和$^{15}$ N丰度观察到罕见的前太阳SiC颗粒,这通常是由于经典的新星的起源。在这种情况下,$^{13}$ N($α$,p)$^{16}$ O反应发挥着重要作用,因为它与$^{13}$ N $β^+$竞争-衰变为$^{13}$ C。恒星演化计算中使用的$^{13}$ N($α$,p)$^{16}$ O反应速率来自CF 88汇编,关于这个速率的起源信息非常少。本工作的目标是根据现有的实验数据,提供推荐的$^{13}$ N($α$,p)$^{16}$ O反应速率。使用在Alto设施中使用$^{13}$ C($^7$ Li,t)$^{17}$ O α-转移反应测量的$^{17}$ O核中的模拟态的光谱信息,研究了$^{17}$ F复合核中的未束缚核态,并使用DWBA分析导出了光谱因子。该光谱信息用于计算推荐的$^{13}$ N($α$,p)$^{16}$ O反应速率,使用Monte Carlo方法具有有意义的不确定性。发现本$^{13}$ N($α$,p)$^{16}$ O反应速率在先前评价的2倍内,典型不确定度为2-3倍。这种不确定性的来源来自于$E_r^{c.m.} = 221$、741和959 keV的三个共振…
2020-06-24 astro-ph.SR nucl-ex