Prospects for kilonova signals in the gravitational-wave era
中子星合并引力波信号GW 170817之后是三个电磁对应物，包括一个由合并喷出物中新合成的$r$过程元素的放射性产生的千诺瓦。在引力波触发后找到千新星对于（i）寻找更多的对应物，如余辉，（ii）探测千新星的多样性及其对系统倾角的依赖，以及（iii）建立多信使宇宙学的样本至关重要。在引力波干涉仪网络的第三次观测运行中，没有发现kilonova对应物，我们的目标是预测即将到来的O 4和O 5观测运行的LIGO-Virgo-KAGRA仪器的可检测kilonova信号的预期人口。使用一个简化的标准引力波检测和一个简单的GW 170817校准模型的kilonova峰值幅度，我们确定的后续活动和他们的分布在各个波段的幅度达到kilonovae率。我们简要地考虑的情况下，GW 190425，唯一的二元中子星合并确认以来GW 170817，并获得其倾斜角的限制，从其kilonova的非检测，假设源低于后续阈值。我们还表明，非引力波触发的kilonovae可以在未来的调查，并简要地讨论了与短的明亮的伽马射线暴的协会的众多类别的来源。最后讨论了除千诺瓦外的喷流余辉的探测。
2021-05-19 astro-ph.HE
r-Process Lanthanide Production and Heating Rates in Kilonovae
在中子星合并过程中喷射出的物质中的r-过程核合成可能会导致被称为kilonovae的放射性动力瞬变。这些瞬变的时间尺度和峰值亮度取决于喷出物的成分，喷出物的成分决定了核衰变的局部加热速率和不透明度。Kasen等人（2013，ApJ，774，25）和Tanaka & Hotokezaka（2013，ApJ，775，113）指出，镧系元素可以显著增加这些流出物中的不透明度。我们使用新的通用核反应网络天网进行参数研究的r-过程核合成的初始电子分数$Y_e$，初始特定熵$s$，和扩展时间尺度$τ$的范围。我们发现，喷出物是不含镧系元素的$Y_e \gtrsim 0.22 - 0.30$，这取决于$s$和$τ$。加热速率对$s$和$τ$不敏感，但某些较大的$Y_e$值会导致加热速率降低，这是由于个别核素主导加热。我们用一个简化的灰色辐射输运方案计算近似光变曲线。在不含镧系元素（富含镧系元素）的情况下，光曲线在约一天（周）达到峰值。随着$Y_e$的增加，喷出物变得不含镧系元素，加热速率变化不大，但光变曲线峰值变得大约亮一个数量级，因为当加热速率较大时，它的峰值早得多。我们还提供了参数拟合的加热速率之间的0.1和$100\,\text{days}$，我们提供了一个简单的拟合在$Y_e$，$s$，和$τ$，以估计是否喷出物是镧系元素丰富或不。
2015-11-02 astro-ph.HE
The imprint of individual neutron star spins on ejecta, $r$-process nucleosynthesis, and kilonovae in binary neutron star mergers
University of Southampton（南安普顿大学）；The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学）；University of British Columbia（不列颠哥伦比亚大学）；University of Illinois（伊利诺伊大学）；University of Edinburgh（爱丁堡大学）
本文研究双中子星并合中单个自旋对抛射物、r-过程核合成及千新星的效应，发现其可通过电磁信号打破引力波中自旋简并，对千新星观测有重要意义。
2026-11-03 astro-ph.HE gr-qc
Kilonovae: nUV/Optical/IR Counterparts of Neutron Star Binary Mergers with TSO
伴随着GW 170817事件首次探测到来自双中子星（NS）并合的引力波，并直接证实了NS-NS并合是重元素r-过程核合成的重要源，为基础物理的瞬发EM（X射线通过红外和射电）研究开辟了一个广阔的新领域。在未来十年，GW观测站的规模和灵敏度将扩大，因此对能够提供快速，高灵敏度，宽带EM跟踪的设施的需求变得更加迫切。NS-NS或NS-黑洞（BH）合并将立即被LIGO国际合作所识别（并宣布）。LSST将是快速平铺通常较大（~10-100平方度）误差框的主要资源。X射线通过红外望远镜在太空中（几乎）全天空访问，可以快速成像和瓷砖是至关重要的，为提供最早的成像和光谱研究的kilonova排放后立即NS-NS合并。时域光谱天文台（TSO）是一个拟议中的探测级1.3米望远镜，位于L2，具有4个波段（0.3 - 5微米）的成像和光谱（R = 200，1800），并具有90%天空的快速回转能力。TSO nUV-中红外光谱将使新的约束NS结构和核合成。
2019-03-13 astro-ph.HE
Kilonovae
双中子星（NS-NS）和黑洞（BH）-NS双星的合并是先进LIGO和未来引力波（GW）探测器的有希望的引力波（GW）源。这种合并事件产生的富含中子的喷出物经历了快速的中子捕获（r过程）核合成，使我们的银河系富含稀有的重元素，如金和铂。这些不稳定核的放射性衰变也为快速演化的超新星般的瞬变提供动力，称为“千诺瓦”。Kilonovae提供了一个近似各向同性的电磁对应GW信号，这也提供了一个重要的，如果不是占主导地位，r-过程的网站的独特和直接的探头。这本手册回顾了kilonovae的历史和物理学，导致了目前的范例，长达一周的发射光谱峰值在近红外波长。使用一个简单的光变曲线模型来说明基本物理，我介绍了这个典型的图片，包括潜在的重要变化：~一天的光学（“蓝色”）发射从镧系元素的喷出物的组成部分，~小时的前体紫外/蓝色发射，由最外层的喷出物层的自由中子衰变提供动力;以及由于来自长寿命中心引擎的能量输入而增强的发射，例如吸积BH或毫秒磁星。我评估的前景，检测kilonovae未来GW检测NS-NS/BH-NS合并在最近的后续活动的LIGO二进制BH-BH合并。
2017-07-18 astro-ph.HE gr-qc
Radioactive Decay of Specific Heavy Elements as an Energy Source for Late-Time Kilonovae and Potential JWST Observations
本研究通过r过程核合成模拟分析，识别出主导晚期千新星辐射的重元素，发现锕-225对晚期光变曲线至关重要，并指出JWST可有效观测这些元素。
2023-11-14 astro-ph.HE
Constraining the long-lived supramassive neutron stars by magnetar boosted kilonovae
本研究构建了包含原中子星演化与X射线吸收的磁星增强千新星模型，通过模拟观测发现未探测到此类事件说明合并产生的超大质量中子星寿命短暂且在宇宙中罕见。
2023-11-24 astro-ph.HE
Nucleosynthesis in Outflows from Black Hole-Neutron Star Merger Disks With Full GR$ν$RMHD
伴随着中子星的合并，黑洞和中子星的螺旋和合并是预测的$r$过程核合成和相关千新星的位置。对于正确的质量比，非常大量的富中子物质可以从合并后的吸积盘中释放出来。我们用全输运广义相对论中微子辐射磁流体力学模拟了一组四个合并后的圆盘。我们发现，从这些磁盘的流出是非常接近的阈值条件，强大的$r$过程核合成。在这些条件下，外流的详细性质决定了一个完整的$r$ -过程是否能够发生，这意味着可能出现各种各样的可观测现象。我们表明，平均盘流出镧系元素的分数被抑制相对于太阳同位素模式。结合动态喷出物，这些流出意味着一个蓝色和红色组件千诺瓦。
2023-03-28 astro-ph.HE gr-qc
Prospect for Detection of Strongly Lensed Multi-messenger Signals of Binary Neutron Star Mergers
National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences（中国科学院国家天文台）；School of Astronomy and Space Sciences, University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学天文学与空间科学学院）
研究双中子星合并多信使信号的引力透镜效应，通过估算探测率及考虑不同策略，发现未来伽马射线望远镜对透镜化短伽马射线暴探测率低，已知透镜定点策略对微弱千新星等有灵敏度提升，近红外设施可探测透镜化千新星且X射线观测可能探测到一定数量透镜化余辉。
2026-07-09 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Kilonovae
双中子星（NS-NS）和黑洞（BH）-NS双星的合并是Advanced LIGO/Virgo和未来地基探测器的主要引力波（GW）源。从这些事件中释放出来的富含中子的物质在减压进入太空时经历了快速的中子捕获（r过程）核合成，使我们的宇宙充满了稀有的重元素，如金和铂。这些不稳定核的放射性衰变为快速演变的、近似各向同性的热瞬变提供动力，称为"千诺瓦“，它探测了合并期间及其后果的物理条件。在这里，我回顾了kilonovae的历史和物理学，导致目前的范例，在光学波长从镧系元素的喷出物的成分，然后是为期一周的发射光谱峰值在近红外（NIR）的日时间尺度发射。这些理论预测，如本评论的原始版本所编译的，在很大程度上被LIGO/Virgo发现的第一个NS-NS合并的瞬态光学/NIR对应物GW 170817所证实。使用一个简单的光变曲线模型来说明基本的物理过程和它们的应用GW 170817，然后介绍了重要的变化的标准图片，这可能是观察到在未来的合并。这些包括~小时长的紫外线前体发射，由最外层喷出物层中的自由中子衰变或延迟的超相对论流出物对喷出物的冲击加热提供动力;以及来自长寿命中心引擎的亮度增强，例如吸积BH或毫秒磁星。联合GW和kilonova观测GW 170817和未来的事件提供了一个新的途径，以限制天体物理起源的r-过程元素和状态方程的致密核物质。
2019-08-29 astro-ph.HE
Kilonovae of binary neutron star mergers leading to short-lived remnant neutron star formation
本研究结合数值相对论与核合成结果，分析短命残留大质量中子星情形下的双中子星并合千新星特征，指出其无法解释GW170817观测，并给出近红外光变标度律及观测建议。
2023-06-12 astro-ph.HE gr-qc
Impact of Ejecta Temperature and Mass on the Strength of Heavy Element Signatures in Kilonovae
本研究通过辐射转移模拟探究千新星抛射物温度与元素质量对光谱的影响，发现参数空间中存在元素谱线显著的“共振岛”，四种r过程元素的共振岛较强，为千新星重元素观测提供参考。
2024-05-17 astro-ph.HE
Excitation and Recombination Data for Nd I-V with Applications to Kilonovae
University of Strathclyde（斯特拉斯克莱德大学）；Queen’s University Belfast（贝尔法斯特女王大学）
研究钕前五次电离阶段的原子数据，采用{\textsc autostructure}计算相关参数，对比不同方法结果，明确共振介导激发等的作用，为千新星观测及重元素形成研究提供原子基础。
2026-08-24 astro-ph.HE physics.atom-ph
Outflows from Short-Lived Neutron-Star Merger Remnants Can Produce a Blue Kilonova
通过三维广义相对论磁流体动力学模拟，发现短寿命中子星并合残骸的外流可独立产生蓝色千新星，包括AT2017gfo中的蓝色成分，但r过程丰度在第二峰外产生不足。
2023-05-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
Dielectronic recombination studies of ions relevant to kilonovae and non-LTE plasma
本研究利用相对论原子结构方法计算了千新星相关离子的双电子复合速率系数与截面，揭示了近阈值共振对电离态和不透明度的关键影响，为解释中子星合并光谱观测及完善等离子体建模提供了重要数据。
2025-06-19 astro-ph.HE physics.atom-ph
Dust formation in macronovae
我们研究尘埃的形成macronovae（作为已知的kilonovae），这是明亮的喷出物的中子星双合并和领先的网站之一的r-过程核合成。我们发现，尘埃颗粒的r-过程的元素是很难形成的，因为低的数密度的r-过程的原子，而碳或元素轻于铁可以凝聚成尘埃，如果他们是丰富的，在光的第一macronova候选人与GRB 130603 B。尘埃颗粒吸收喷出物的辐射，其不透明度甚至比r-过程元素还要大，并重新发射红外波长的光子。这样的尘埃排放可以潜在地解释macronova没有r-过程核合成作为一个替代模型。这个尘埃情景预测了一个比r过程模型和日尺度光-紫外辐射更无特征的光谱。
2014-05-19 astro-ph.HE
r-Process Radioisotopes from Near-Earth Supernovae and Kilonovae
合成r-过程元素的天体物理学地点仍然是个谜：很明显，中子星合并（千中子星（KNe））也有贡献，某些类型的核心坍缩超新星（SNe）也可能是至少较轻的r-过程物质的来源。在地球和月球上发现60 Fe意味着在过去的几百万年里，在地球附近发生了一次或多次天体物理爆炸，可能是SNe。有趣的是，现在已经探测到了244 Pu，大部分与60 Fe脉冲重叠。然而，244 Pu通量可能延伸到1200万年前，指向不同的起源。出于这些意见和困难的r-过程核合成SN模型，我们建议，从KN喷出物丰富的巨大分子云，产生了本地泡沫，太阳居住。加速器质谱（AMS）测量244 Pu并搜索其他活性同位素可以探测r过程的起源和太阳邻域的历史，包括质量分离的触发因素，例如，在泥盆纪末期，激发了我们在这里提出的SNe和KNe中产生的活性r-过程放射性同位素丰度的计算。由于244 Pu的存在，应该存在其他的r-过程物种，如93 Zr，107 Pd，129 I，135 Cs，182 Hf，236 U，237 Np和247 Cm。它们的丰度和良好解决的时间历史可以区分SN和KN的情况下，我们讨论了它们在深海沉积物和月球风化层检测的前景。我们表明，AMS 129 I测量铁锰结壳已经限制了可能的附近KN的情况。
2021-12-24 astro-ph.HE hep-ph nucl-ex
Binary Neutron Star Mergers: Mass Ejection, Electromagnetic Counterparts and Nucleosynthesis
本文对双星中子星（NS）合并的物质抛射、电磁瞬变和核合成进行了系统的数值相对论研究。我们发现，一些$10^{-3}\, M_\odot$的材料在合并过程中动态弹出。这些流出的量和属性取决于二元参数和NS状态方程（EOS）。这些喷出物中的一小部分，典型的是${\sim}10^{-6}\, M_\odot$，在合并后不久形成的激波加速到大于$0.6\, {\rm c}$的速度，并在合并后的几周、几个月或几年的时间尺度上产生明亮的射电耀斑。他们的观察可以限制合并后NS反弹的强度，从而限制极端密度下物质的EOS。动态喷出物强烈产生第二和第三$r$过程峰值核，相对同位素丰度接近太阳。轻$r$过程元素的产生反而对二元质量比和中微子辐射处理敏感。根据残余物的寿命，在合并后形成高达${\sim}0.2\, M_\odot$的吸积盘。在大多数情况下，来自这些盘的中微子和粘性驱动的风主导了整个外流。最后，我们生成了合成的kilonova光变曲线，发现kilonovae依赖于合并的结果，可以用来约束NS EOS。
2019-05-30 astro-ph.HE
Cosmic Neutron Star Merger Rate and Gravitational Waves constrained by the R Process Nucleosynthesis
从观测到的宇宙星形成率可以推断出中子星合并（NSM）率的宇宙演化。这允许估计在先进的Virgo和ad LIGO的引力波探测器的视界中预期的速率，并将这些速率与独立的预测进行比较。在这种情况下，快速中子俘获过程，或r过程，可以被用来作为一个约束，假设NSM是这个核合成过程的主要天体物理站点。我们计算了一个典型的r过程元素，铕的早期宇宙演化。Eu产率从NSM是从最近的核合成计算。同样的方法允许计算核心坍缩超新星（CCSN）的宇宙速率和Eu的相关演化。我们发现，大部分的Eu观测在高铁丰度可以相当好地拟合CCSN或NSM的情况。然而，在较低的金属丰度，早期Eu宇宙演化有利于NSM作为主要的天体物理网站的r过程。我们的计算和光谱观测在非常低的金属丰度之间的比较允许约束的合并时间尺度在NSM的情况下，约0.1至0.2 Gyr。这些值与一些观测到的双星的合并时间尺度是一致的。最后，宇宙演化的Eu是用来把约束的NSM率，合并率在地平线上的引力波探测器先进的处女座/ad LIGO，以及预期率的电磁对应合并（kilonovae）在大型近红外调查。
2015-10-02 astro-ph.HE
Prospects of the local Hubble parameter measurement using gravitational waves from double neutron stars
在探测到GW 170817信号及其电磁辐射的基础上，讨论了利用双中子星（DNSs）进行局部哈勃参数测量的前景。GW 170817的千诺瓦排放量在颜色和星等的快速演化方面是真正独特的，我们希望，对于$\sim 200$ Mpc内DNS事件的一个很好的分数$\gtrsim 50\%$，我们可以使用它们的千诺瓦来识别它们的宿主星系。目前，DNS合并率$(1.5^{+3.2}_{-1.2})\times 10^{-6} {\rm Mpc^{-3} yr^{-1}}$的估算存在较大的不确定性。但是，如果它是在高端，我们可以测量本地哈勃参数$H_L$与$ΔH_L/H_L\sim 0.042$的水平（$1σ$水平），在第三次观测运行（O3）。这个精度比单独从GW 170817获得的精度高四倍，我们将能够在$2.1σ$水平上检查哈勃张力。
2017-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Recent Advances in Understanding R-Process Nucleosynthesis in Metal-Poor Stars and Stellar Systems
本文综述了通过古老贫金属恒星探索快中子捕获过程核合成的遗址与机制，确认中子星合并等天体事件为重元素来源，并指出仍需寻找额外来源以解释早期恒星特征，展望了多学科协同推动未来发现的潜力。
2025-07-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Nucleosynthesis in the fast ejecta of a neutron star merger
University of Hamburg（汉堡大学）；Stockholm University（斯德哥尔摩大学）；Universitat de València（瓦伦西亚大学）；University of Basel（巴塞尔大学）；GSI Helmholtz Center for Heavy Ion Research（重离子研究所）
研究中子星合并快速抛射物中核合成的三个通道，发现自由中子在r过程冻结后仍能存活，其β衰变主导加热率，产生显著的蓝前导光变，可能被ULTRASAT观测到。
2026-05-15 astro-ph.HE
Mergers of compact objects with cores of massive stars: evolutionary pathways, r-process nucleosynthesis and multi-messenger signatures
本文回顾了致密天体与大质量恒星核心并合的演化通道、吸积物理等关键过程、r-过程核合成可行性及电磁、中微子和引力波等多信使特征，并探讨其与核坍缩超新星等天文事件的关联及未来前景。
2025-02-03 astro-ph.HE astro-ph.SR
Enabling Kilonova Science with Nancy Grace Roman Space Telescope
本研究分析南希·格蕾丝·罗曼太空望远镜的观测优势，提出引力波后续观测、巡天配置及协同观测的建议，预计可发现多例千新星，助力r-过程核合成等多领域研究。
2023-10-04 astro-ph.HE astro-ph.SR
On r-process nucleosynthesis from matter ejected in binary neutron starmergers
当由中子星组成的双星系统合并时，它们静止质量的一小部分被喷射出来，无论是动态的还是长期的。这种物质富含中子，其核合成可以提供宇宙中产生重元素的天体物理学场所，加上kilonova信号，证实中子星合并是短伽马射线暴的起源。我们进行全面的广义相对论模拟的二进制中子星合并采用三种不同的核物理EOS，考虑等质量和不等质量的配置，并采用泄漏计划占中微子辐射损失。使用的技术相结合，我们进行了广泛而系统的研究的流体动力学，几何和几何性质的物质喷射动态，采用WinNet核反应网络恢复的相对丰度的重元素产生的每种配置。在所取得的成果中，有三项特别重要。首先，我们发现，这两个属性的动态喷出物和核合成产量是强大的对EOS和群众的变化，并匹配得很好，所观察到的化学丰度。第二，使用保守的，但强大的标准，为未绑定的物质，我们发现，喷射的质量的量是$\lesssim 10^{-3}\,M_{\odot}$，因此至少一个数量级小于通常假设在建模kilonova信号。最后，使用一个简化的灰色不透明模型，我们评估的可观测性的红外kilonova发射的发现，即对于所有的二进制的光度峰值周围$\sim1/2$天的$H$ -带，达到最大幅度的$-13$，并迅速减少后一天。这些相当低的光度使得探测千新星的前景不如迄今为止所假设的那么有希望。
2017-09-27 astro-ph.HE gr-qc
Gamma-ray Bursts and Kilonovae from Gravitational Wave Events
Observatoire de Paris, Université PSL, CNRS, Sorbonne Université（巴黎天文台，巴黎文理研究大学，法国国家科学研究中心，索邦大学）；McGill University（麦吉尔大学）
本文综述了引力波与电磁波联合观测的前景，重点介绍了SKAO在探测和追踪引力波事件对应体（如千新星和GRB余辉）中的关键作用，以及其对GRB喷流结构和环境的研究能力。
2026-06-26 astro-ph.HE
The Effect of Vera C. Rubin Observatory Cadence Selections on Kilonova Detectability
本研究针对千新星探测需求，引入经ZTF验证的快速暂现源度量指标优化Vera C. Rubin天文台LSST巡天节奏，发现基线节奏结合presto gap三重观测组可最大化千新星探测概率。
2025-03-21 astro-ph.HE
Galaxy Survey On The Fly: Prospects of Rapid Galaxy Cataloging to Aid the Electromagnetic Follow-up of Gravitational-wave Observations
星系星表是有效搜索具有高度不确定性的河外引力波（GW）信号的电磁对应物的关键。我们表明，人们可以有效地编目星系在短时间内与1-2米级的望远镜，如帕洛玛瞬态工厂（PTF）或MDM，响应于所观察到的GW信号从一个紧凑的二进制合并。我们发现，在相应的时间尺度为$\lesssim 1$周，最大源距为$>200$ Mpc，天区为100度$^2$的情况下，进行快速星系巡天是可行的。使用类似PTF的望远镜，即使一天也足以进行这样的调查。然后，这个目录可以提供给其他望远镜，以帮助电磁跟踪观测，从双星合并中找到千新星，以及其他来源。我们考虑H $α$观测，它跟踪恒星形成率，因此与致密双星合并率相关。H $α$巡天也能够过滤出比GW源最大距离更远的星系。在GW触发之后的快速星系巡天可以在恒星形成率方面实现$\sim90\%$完整性，这是目前无法实现的。这将大大减少所需的努力，并提高目录的即时可用性相比，未来可能的全天调查。
2015-01-26 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
Dynamics and Equation of State Dependencies of Relevance for Nucleosynthesis in Supernovae and Neutron Star Mergers
中子星（NS）和黑洞（BH）是在恒星核心的最终坍缩终止了质量大于9 Msun的恒星的生命时诞生的。这可能引发核心坍缩超新星（CCSN）中大部分恒星物质的强烈喷射，其极端亮度由放射性同位素（如56 Ni和56 Co）的衰变提供能量。当在近距离双星系统中演化时，这种地狱般灾难的紧密遗迹在轨道上螺旋式地相互靠近，并通过引力波发射逐渐衰减。最终，两个组成部分的猛烈碰撞形成了一个更大的，快速旋转的残余物，再次伴随着大量物质的喷射。这些合并事件可以通过带有余辉的伽马射线的高能爆发和称为千诺瓦的电磁瞬变来观察，这些伽马射线辐射出新组装的快速中子捕获元素的放射性衰变中释放的能量。CCSNe和致密天体并合（COMs）都是重元素核合成的重要场所，通过它们的质量抛射以及抛射物中发生的核反应和中微子反应，在宇宙物质循环和星系化学富集历史中发挥着核心作用。NS物质的核物质状态方程（EoS），从富含中子到质子占主导地位的条件，温度范围从零到~100 MeV，是这些天体物理现象的重要组成部分。它决定了它们的动力学过程，它们的残余性质，甚至在决定NS或BH的水平上，以及中微子的相关发射的性质，中微子的相互作用决定了最里面的喷出物中核合成反应的热力学条件和中子与质子的比率。本章讨论了CCSNe和COM中相应的EoS依赖关联效应。（略有删节）
2023-02-20 astro-ph.HE gr-qc hep-ph
Nucleosynthesis of Nickel-56 from Gamma-Ray Burst Accretion Disks
我们研究生产镍-56黑洞吸积盘的前景，通过检查一系列的稳态磁盘模型。我们专注于相对缓慢的吸积盘在0.05 - 1太阳质量每秒的范围内，被认为是适当的长时间伽马射线暴的中央引擎。我们发现，显着量的镍-56在很宽的参数空间范围内产生。讨论了熵、流出时间尺度和初始盘位置对生成的镍-56质量分数的影响。我们仔细跟踪的弱相互作用，以确保可靠的电子分数的计算，并讨论中微子的作用。
2011-12-12 astro-ph.HE nucl-th
Estimating outflow masses and velocities in merger simulations: impact of r-process heating and neutrino cooling
确定黑洞-中子星和中子星-中子星双星中物质流出的质量、成分和几何形状，对于目前建立千新星模型和理解中子星合并在r-过程核合成中的作用至关重要。在这篇手稿中，我们回顾了目前在合并模拟中使用的简单标准，以确定物质是否是未绑定的，以及喷射物质的渐近速度将是什么。然后，我们表明，适当占加热和冷却过程中的r-过程核合成是很重要的，准确地预测流出的质量和动能。这些过程也可能是至关重要的预测回落的时间尺度的任何绑定喷出物。我们推导出一个模型的渐近速度的束缚物质和束缚能的束缚物质，占这两个影响，可以很容易地实现合并模拟。然而，我们发现，详细的速度分布和几何形状的流出，目前只能捕获的流出的全三维流体模拟，作为非局部效应忽略合并模拟中使用的简单标准时，不能安全地忽略这些影响建模。最后，我们建议在流体方程中引入简单的源项，以近似地解释未来秒长的合并残余物3D模拟中r-过程核合成的加热/冷却，而不明确包括核外统计平衡反应的模拟。
2021-11-17 astro-ph.HE gr-qc
In-plasma study of opacity relevant for compact binary ejecta
在INFN项目PANDORA_Gr3（等离子体天体物理学，核衰变观测和辐射考古）和多信使天文学的背景下，我们提出了一个可行性研究在实验室等离子体的不透明度调查，在一个类似的环境中典型的包含至少一个中子星的紧凑的二元合并的喷出物的热力学条件。我们的目标是推进知识的物理kilonovae，合并后的电磁瞬变，这是相关的研究宇宙中的重核的起源通过r-过程核合成。在本文中，我们提出了一些物理情况下，考虑在未来的实验室不透明度光谱测量的可能的实验装置的数值模拟的初步结果。
2021-01-14 astro-ph.HE
Production of very light elements and strontium in the early ejecta of neutron star mergers
通过详细的核合成计算和数值相对论合并模拟的结果相结合，我们研究了双中子星合并的动力学和螺旋波风喷出物中非常轻元素（$Z < 20$）的产生。我们所有的模型都针对GW170817，并包括中微子辐射。我们探讨了不同的有限温度，成分依赖的核状态方程和二元质量比，发现氢和氦是最丰富的轻元素。对于这两种元素，自由中子的衰变是驱动核反应的过程。特别是，氢的$\sim 0.5-2 \times 10^{-6} M_{\odot}$产生于动力学喷出物的快速膨胀尾部，而氦的$\sim 1.5-11 \times 10^{-6} M_{\odot}$则在动力学喷出物的主体中合成，通常与重r过程元素有关。通过计算合成光谱，我们发现，在kilonova光谱检测氢和氦的功能的可能性是非常不可能的基准质量和光度，即使包括非局部热力学平衡效应。后者可能是至关重要的，以观察他线合并后几天的微弱kilonovae或发光kilonovae喷射大量的氦。最后，我们计算的锶合成的动力和螺旋波风喷出物的量，并发现它是一致的（或甚至大于，在一个长寿的残余物的情况下）所需的解释早期的光谱特征的GW 170817千诺瓦。
2021-11-08 astro-ph.HE
Nucleosynthesis and observation of the heaviest elements
本综述宏观考察了r过程核合成中最重元素相关的核性质，概述了锕系与超重元素的产生和破坏机制，并回顾了太阳系与贫金属星的观测证据，探讨了未来观测与实验对理解最重元素产生的意义。
2023-04-04 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
3D radiative transfer kilonova modelling for binary neutron star merger simulations
GW 170817和伴随的电磁对应物AT 2017 gfo的探测为中子星合并、核合成和千新星辐射转移的理论模型提供了一套重要的观测约束。我们应用三维蒙特卡罗辐射转移代码ARTIS产生的合成光变曲线的动态喷出物从一个中子星合并，这已经与三维光滑粒子流体动力学（SPH）建模，并包括中微子相互作用。核合成计算提供了从r-过程核的放射性衰变释放的能量，并且使用作为电子分数的函数给出的灰色不透明度来执行辐射传输。我们提出了视线依赖的热光变曲线，并发现沿极地视线的发射是一个因素的~2亮比沿赤道视线。而不是一个明显的发射峰，我们的热光变曲线表现出单调下降，其特征在于肩的时候，散装喷出物变得光学薄。我们显示了基于辐射温度的近似波段光变曲线，并将其与AT 2017 gfo的观测结果进行了比较。我们发现，快速下降的温度导致了类似于AT 2017 gfo所显示的蓝色到红色的颜色演变。我们还调查了一个额外的，球对称的长期喷出物组件的影响，我们发现，早期的光变曲线几乎不受影响，而约1天后的排放强烈增强，并占主导地位的长期喷出物，导致肩从1-2到6-10天的转变。
2023-02-23 astro-ph.HE
Analysis of the JWST spectra of the kilonova AT 2023vfi accompanying GRB 230307A
该研究分析JWST对千新星AT 2023vfi的后期光谱，通过经验建模和禁线识别，提出Te、Er、W离子是2.1微米发射的最可能来源，并指出需扩展原子数据以进行定量非LTE建模。
2025-02-25 astro-ph.HE
Post-merger Mass Ejection of Low-mass Binary Neutron Stars
本文采用广义相对论中微子辐射粘性流体动力学方法，研究了系统质量为$2.5\, M_\odot$的低质量中子星合并后的质量抛射以及随后的核合成过程。我们发现，合并残留物是长寿的大规模的NS生存超过几秒钟，无论核状态方程（EOSs）通过。我们的基准模型的喷出物质量是$\sim 0.06$ - $0.1\, M_\odot$（取决于EOS），是初始盘质量的$\sim 30\%$（$\sim 0.15$ - $0.3\, M_\odot$）。后处理核合成计算表明，喷出物主要由轻$r$ -过程核与少量的镧系元素（质量分数$\sim 0.002$ - $0.004$）和较重的物种，由于适度的平均电子分数（$\sim 0.32$ - $0.34$）的粘性系数的合理值。这样的丰度分布与太阳$r$ -在所有测量的$r$ -过程增强的贫金属恒星中发现的类似过程的丰度模式不相容。因此，低质量的双星NS合并应该是罕见的。如果这种低质量的NS合并发生，它们的电磁对应物，kilonovae，将以早期明亮的蓝色发射为特征，因为大的喷出物质量以及小的镧系元素分数。然而，我们还表明，如果有效的湍流粘度是非常高的，或者有一个有效的质量喷射工作在合并后的早期阶段，喷射物的电子分数可能是足够低的太阳能$r$过程的丰度模式再现和镧系元素的分数变得如此之高，千诺瓦将其特征在于早期明亮的蓝色和后期明亮的红色排放。
2020-07-01 astro-ph.HE
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
Origin of the heavy elements in binary neutron-star mergers from a gravitational wave event
比铁重的元素的宇宙起源长期以来一直不确定。理论模型表明，两颗中子星剧烈合并时排出的物质可以在一个被称为快速中子俘获（r-过程）核合成的过程中聚集成重元素，如金和铂。重元素同位素的放射性衰变被预测为独特的热辉光（“千诺瓦”）提供动力。引力波源GW 170817的电磁对应物的发现代表了第一次有机会检测和仔细检查新合成的r过程元素的样品。在这里，我们报告的模型，预测详细的电磁发射的千新星，并使喷出物的质量，速度和成分，从观测中得出。我们比较模型的光学和红外辐射与GW 170817事件，认为所观察到的源是一个kilonova。我们推断存在两种不同的成分喷出物，一个主要由轻（原子质量数小于140）和一个重（原子质量数大于140）r-过程元素。从GW 170817推断出的抛射质量和合并率意味着这种合并是宇宙中r过程产生的主要模式。
2017-10-16 astro-ph.HE
GRMHD simulations of neutron-star mergers with weak interactions: r-process nucleosynthesis and electromagnetic signatures of dynamical ejecta
双中子星（BNS）系统合并过程中在$<10$ ms上动态喷射的快速物质可以产生系统引力波发射的独特电磁对应物，可以作为区分BNS和NS黑洞合并的“吸烟枪”。我们提出了新的从头计算模型的基础上的三维广义相对论磁流体动力学模拟的BNS合并与列表，成分依赖，有限温度状态方程（EOSs），弱相互作用，近似中微子输运的相关kilonova前体和kilonova余辉。我们分析了1.35-1.35Msun二进制，典型的银河系双NS系统和第一次观察到的BNS合并GW 170817的属性相一致的动态质量喷射，使用三个核EOSs，跨越允许的紧凑性范围。核反应网络计算产生了一个强大的第二至第三峰r过程。我们发现几个1 e-6 Msun的快速（$v>0.6$ c）喷出物，引起宽带同步辐射的时间尺度上的~yr，与最近的初步证据过量的X射线/无线电发射后，GW 170817。我们发现2 e-5 Msun的自由中子在<h的时间尺度上为千诺瓦前驱体提供动力。由于先前被忽视的相对论效应，早期的紫外/光学亮度增加了几倍，合并后10小时内有明显的增强，为未来使用紫外/光学望远镜（如雨燕或ULTRASAT）探测到250 Mpc提供了有希望的前景。我们发现，最近预测的不透明度提高由于高度电离的镧系元素在~ 70000 K是不太可能影响早期kilonova光曲线的基础上得到的喷出物结构。方位角的不均匀性，在动态喷出物组成的软…
2023-03-22 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Kilonova Emissions from Neutron Star Merger Remnants: Implications for Nuclear Equation of State
通过三维广义相对论磁流体动力学模拟和核合成建模，结合GW170817/AT2017gfo多信使观测，研究千新星电磁观测对核状态方程（EoS）的约束能力，得出1.4M⊙中子星半径和最大质量的约束范围。
2025-08-21 astro-ph.HE nucl-th
The evolution of binary neutron star post-merger remnants: a review
大约每10秒，宇宙中的某个地方就会有两颗中子星合并，产生剧烈的爆炸，在引力波和电磁波谱中都可以观察到。引力波和电磁波对合并的双星中子星GW 170817的同步观测为这些灾难性的碰撞提供了宝贵的见解，探测了超核密度下的大块核物质、伽马射线暴的喷流结构、引力速度以及局部宇宙的宇宙学演化等。尽管信息丰富，但仍不清楚GW 170817的残骸何时坍塌形成黑洞。来自其他短伽马射线暴的证据表明，大部分的合并可能形成长寿的中子星。我们回顾了观测和理论上已知的关于双中子星合并后的残余物。从理论的角度来看，我们回顾了我们的理解的短寿命和长寿命的合并残留物的演变，包括流体，磁场和温度的演变。这些考虑影响了从短寿命或长寿命的中子星残骸中探测引力波的前景，这可能会允许在地球实验无法达到的条件下对热核物质状态方程进行新的探测。我们还回顾了从当前和未来的电磁观测，包括千新星和晚时间的X射线和无线电余辉观测确定合并后的物理前景。
2022-02-18 astro-ph.HE gr-qc
Binary neutron star merger in common envelope jet supernovae
我探讨了一个三星的情况下，一个紧密的中子星（NS）- NS双星系统进入一个红超巨星（RSG）的信封和螺旋向其核心。这两个NS通过吸积盘吸积质量，并发射喷流，为一个非常明亮和长的瞬态事件提供动力，一个共同的信封喷流超新星（CEJSN）事件。动力摩擦使两个NS在RSG包层或核心中合并。事件的总能量，辐射和动能，是>10^{52}尔格。光变曲线在几个月到几年的时间里保持发光，可能会探测到引力波的信号。喷出物中含有新合成的r-过程元素，不仅来自Kilonova事件中的NS-NS合并，而且可能来自NS在核心内部发射的合并前喷流，如在r-过程CEJSN情景中。与千新星相比，这种情况缩短了NS-NS合并的时间，并且可能在某种程度上缓解NS-NS r过程情况的问题，以解释早期宇宙中的r过程核合成。我估计CEJSN事件中的NS-NS合并与核心坍缩超新星（CCSN）事件的比值<10^{-6}-2 × 10 ^{-5}。然而，因为它们更明亮，我预计它们对CCSNe的检测分数要比这个数字大得多。这项研究呼吁在解释奇特和令人费解的超亮超新星时，考虑在双星和三星系统中的这种和类似的CEJSN场景。
2021-06-28 astro-ph.HE
Hierarchical Triples as Early Sources of $r$-process Elements
中子星合并被认为是宇宙中重$r$过程核合成的主要来源。然而，合并的显着预期延迟后，双形成是在张力与观察到的非常早期的$r$过程富集，例如，位于矮星系网室二号LIGO和室女座引力波观测站发现了两个伴星质量较轻的双星合并（$\sim 2.6$ M $_\odot$），其质量与银河系中许多中子星双星系统的总质量相似。这种合并的起源可能是围绕黑洞运行的中子星双星。在这里，我们表明，一个显着的分数的中子星双星在分层三元组合并迅速（$\gtrsim3\%$内$\lesssim10$百万年中子星形成后），并可以解释所观察到的非常早期的$r$过程富集。中子星双星可以通过冯·齐佩尔-科扎伊-利多夫振荡变得偏心，促进快速合并，随后是系统中低质量黑洞与高质量黑洞的合并。我们表明，这种情况下也是一致的整体中子星合并率密度$\sim100$ Gpc $^{-3}$年$^{-1}$在这样的三倍。使用流体动力学模拟，我们表明，高度偏心的中子星合并动态喷射几倍以上的质量比标准的合并，异常明亮的kilonovae与“早期的蓝色颠簸”作为独特的观测签名。
2023-02-20 astro-ph.HE gr-qc
Impact of weak interactions of free nucleons on the r-process in dynamical ejecta from neutron-star mergers
本文研究了自由核子的β相互作用及其对中子星合并（BNSMs）的电子分数（Y_e）和r过程核合成的影响。为此，我们采用相对论BNSM模型的轨迹来代表我们的参数研究中的密度-温度演化。在高密度环境中，正电子俘获降低了流体动力学模拟预测的高温下的中子丰度。规避建模的三维中微子运输的复杂性，（反）中微子捕获参数化规定的中微子光度和平均能量，指导发表的结果，并假定为常数的时间。中微子过程敏感地依赖于所采用的中微子-反中微子光度比，使Y_e增加到0.25 ~ 0.40之间，仍然允许一个与观测到的太阳丰度分布相一致的成功的r-过程，以及一个由r-过程核组成的相当大比例的喷出物。如果电子中微子的亮度和平均能量与反中微子的性质相比相对较大，则平均Y_e可能达到>0.40，中微子俘获严重影响r过程的成功。在这种情况下，r-丰度仍然与太阳分布相容，但喷射的r-物质的总量减少到几个百分点，因为铁峰元素的产生是有利的。适当的中微子物理，特别是中微子吸收，必须包括在BNSM模拟之前，可以得出最终的结论，在这种环境中的r-处理和有关的观测结果，如千新星，其峰值亮度和色温是敏感的成分依赖的不透明度的喷出物。
2015-04-16 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
ASAS-SN Rates IV: Constraints on the Kilonova Rate
University of Hawai‘i（夏威夷大学）；The Ohio State University（俄亥俄州立大学）；The University of Melbourne（墨尔本大学）；University of California, Santa Cruz（加州大学圣克鲁兹分校）；Swinburne University of Technology（斯威本科技大学）；Peking University（北京大学）；Chinese Academy of Science（中国科学院）；Universidad Diego Portales（迭戈帕托莱斯大学）
利用ASAS-SN数据对千新现象的本地体积率进行限制，发现无确认事件，得出2σ上限，结果与电磁观测结果相当但比LIGO-Virgo-KAGRA估计高18倍。
2026-03-27 astro-ph.HE
Electromagnetic Follow-up to Gravitational Wave Events with the UltraViolet EXplorer (UVEX)
本文模拟了UVEX在LIGO-Virgo-KAGRA观测运行中对双中子星合并引力波事件的紫外瞬变天体观测策略，并探讨了在合并率降低情况下的替代方案以最大化科学收益。
2025-05-02 astro-ph.HE
Numerical relativity simulations of the neutron star merger GW190425: microphysics and mass ratio effects
通过含有限温度 EOS 与中微子辐射的 28 组数值相对论模拟，研究 GW190425 不同质量比 BNS 并合，解释其千新星未被观测到的原因。
2022-09-29 astro-ph.HE gr-qc
Radioactive decay products in neutron star merger ejecta: heating efficiency and $γ$-ray emission
新合成的$r$ -过程核的放射性衰变在紧凑的二元合并动力光学/红外macronovae（kilonovae），遵循这些事件喷射。的光变曲线取决于关键的放射性衰变的不同产品之间的能量分配，这起着重要的作用，从一个给定的观测信号的弹出$r$过程元素的量的估计。我们研究了放射性衰变的能量分配和$γ$射线发射。我们表明，$20$ - $50\%$的总放射性能量是释放在$γ$ -射线的时间尺度从几个小时到一个月。每单位能量间隔发射的$γ$ -射线的数量在几十keV和$1$ MeV之间具有大致平坦的光谱，使得该能量的大部分由$\sim 1$ MeV $γ$ -射线携带。然而，在macronova发射的峰值处，$γ$ -射线的光学深度为$\sim 0.02$，并且大多数$γ$ -射线逃逸.这些$γ$ -射线的损失减少了进入喷出物的热沉积，因此减少了预期的macronova信号，如果这些是镧系元素占主导地位的话。这意味着喷出的质量比先前估计的大$2$-$3$倍。自发裂变加热了喷出物，如果合成了足够量的超铀核，加热速率可以增加。对这些逃逸的$γ$ -射线的直接测量可能为macronova机制和$r$ -过程核合成位点的鉴定提供最终的证据。然而，用目前的X射线和$γ$射线任务探测这些信号的机会很小。新的探测器，更敏感的至少一个因素，需要一个现实的检测率。
2015-11-17 astro-ph.HE
Optical emission from a kilonova following a gravitational-wave-detected neutron-star merger
两颗中子星的合并被预测会产生一个被称为“千诺瓦”的光红外瞬态（持续几天），由合并中合成的富含中子的物质的放射性衰变提供动力。短伽马射线暴也是由中子星合并引起的证据越来越多。在这类合并的模型中，电子分数较低的少量质量（$10^{-4}$ - $10^{-2}$太阳质量）以高速（0.1-0.3倍光速）喷出，和/或由新合并物体周围形成的吸积盘的风携带。预计这些物质将经历快速中子俘获（r-过程）核合成，导致放射性元素的形成，这些元素在衰变时释放能量，为电磁瞬变提供动力。新合成材料的成分中的很大不确定性导致这种瞬变的各种预期颜色、持续时间和亮度。千新星的观测证据迄今为止还没有定论，因为它是基于在伽马射线暴的余辉中检测到的适度过量发射的情况。在这里，我们报告的光学到近红外观测的瞬态符合检测的引力波签名的二进制中子星合并和低光度短持续时间伽马射线暴。在引力波触发后的几天里，我们大约每隔8小时进行一次观测，结果显示最初的蓝色过剩，伴随着快速的光学褪色和变红。使用数值模型，我们的结论是，我们的数据是大致一致的光变曲线供电的百分之几的太阳质量的低不透明度的材料对应的镧系元素贫乏（一小部分的$10^{-4.5}$质量）喷出物。
2017-10-16 astro-ph.HE
New insights from cosmic gamma rays
在研究核反应及其对整个宇宙的物体和现象的影响时，测量来自宇宙源的兆电子伏能量的伽马射线是核天体物理学的关键工具之一。伽马射线最直接地追踪核过程，因为它们起源于放射性衰变或高能碰撞后的核跃迁。此外，来自正电子湮灭的独特伽马射线特征落入这个天文学窗口，并在这里讨论：宇宙正电子通常是由β衰变产生的，因此也是核物理起源。产生放射性同位素的核反应发生在恒星内部和恒星爆炸，因此构成了这类研究的主要对象。近年来，热核超新星和核心坍缩超新星的放射性都被测量，并通过测量其主要能源补充了传统的超新星观测。现在正在分析大质量恒星在伽马射线中进行核合成的弥漫放射性余辉，以了解大质量恒星如何将其能量反馈并喷射到星际气体中。大型的星际空洞和超级气泡被认为是新的恒星喷出物注入的主要结构，从26 Al伽马射线光谱。最后，正电子湮灭伽马射线的令人困惑的膨胀主导强度分布被更详细地测量，但仍然没有被理解;最近的微类星体耀斑提供了证据，表明这样的物体可能是星际空间中正电子的主要来源，而不是分布式核合成。我们还简要讨论了天文学的现状和前景与望远镜的核辐射能量窗口。
2016-02-29 astro-ph.HE
Ignition of weak interactions and r-process outflows in super-collapsar accretion disks
本研究通过解析分析与三维广义相对论磁流体模拟，探究超坍缩星吸积盘弱相互作用点火阈值与黑洞质量的关系，明确r过程核合成的黑洞质量上限，并指出这类低金属环境中的罕见源可用于探测第三星族恒星。
2025-03-19 astro-ph.HE gr-qc
