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r-过程元素产量、产区及星系化学演化

陈哲  
【摘要】:本文共分两部分,第一部分介绍不同质量Ⅱ型超新星较重元素的r-过程核合成产量的计算并且确定r-过程核合成的主要场所,第二部分重点介绍了星系r-过程元素(从Ba到Eu)丰度的离散及星系化学演化。 本文给出在观测到的极贫金属星Ba元素随金属丰度分布区域的左边界与单颗Ⅱ型超新星污染区域的r-过程元素丰度对应的假定下,采用Tsujimoto给出的Ⅱ型超新星爆发Mg元素的产量,利用Tsujimoto提出的方法,根据观测到的极贫金属星Ba和Mg丰度的左边界数值计算各种质量超新星r-过程的产量,得出星系中r-过程核合成的主要质量区间。根据本文所得到的不同质量Ⅱ型超新星r-过程的产量关系,改进Fields等人所提出的方法,解释观测到的贫金属星中子俘获元素的弥散性(scatter);r-过程元素的均匀化学演化可以看成r-过程核合成场所的另一重要约束条件,本文还根据三成份(晕、厚盘和薄盘)多相模型(气体、分子云、大小质量恒星以及剩余物质),利用本文所得到的Ⅱ型超新星的r-过程的产量计算了r-过程元素的均匀化学演化,得到如下结论: (1)R-过程产量较高的Ⅱ型超新星质量区域约为20-40M_⊙。,这个质量区间所占Ⅱ型超新星总数的比例大约为18%,这虽然比Fields文中class A给出的比例略高,但从物理上与Fields所说的高r-过程产生场所相对应,而Fie1ds所说的低r-过程产生场所实际上是指上述质量区域以外的其它质量的Ⅱ型超新星,主要对应于低质量Ⅱ型超新星M18M_⊙,约占82%。 (2)从星系化学演化角度看,r-过程核合成主要产生场所是较高质量的Ⅱ型超新星,质量范围在20M_⊙≤M≤25M_⊙,星系r-过程元素的主要来源为大质量星,r-过程核合成产量几乎不依赖于恒星的初始化学组成,即r-过程核合成区域内的种子核主要来自于恒星内部而不是初始丰度。 (3)关于星系重元素丰度的离散及星系r-过程元素丰度的均匀化学演化计算结果与贫金属星丰度观测结果基本符合说明本文关于极贫金属星重元素丰度分布的低金属边界与单颗Ⅱ型超新星的污染区域相对应的假设并由此得到的r-过程元素产量是较为合理的。 由此可以解释以下观测事实:


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