AGB星s-过程和相关轻元素核合成的内在物理关系研究

结题报告

项目介绍

AI项目解读

基本信息

批准号：
11003002
项目类别：
青年科学基金项目
资助金额：
21.0万
负责人：
崔文元
依托单位：
河北师范大学
学科分类：
A1502.恒星结构演化和大气、变星双星和多星系统
结题年份：
2013
批准年份：
2010
项目状态：
已结题
起止时间：
2011-01-01 至2013-12-31

项目参与者：
张江；李宏杰；谈克峰；吴悦；邵旭；
关键词：
核合成元素丰度贫金属星中子俘获

项目摘要

对现有的大量碳增丰贫金属(CEMP)星丰度资料进行分类并全面分析比较，找出与贫金属条件下慢中子俘获核合成密切相关的物理信息。采用将AGB星s-过程核合成详细计算与现有AGB星详细结构演化模型（可详细计算C、N、O等轻元素产量）有机结合的方法，对各类CEMP星的轻、重元素丰度分别耦合起来进行系统分析，确定贫金属环境s-过程核合成的物理环境及其特点，找出低金属环境中存在重元素丰度比[Pb/hs]及相关轻元素丰度观测弥散的物理原因，探索低金属条件下形成各类CEMP星的物理机制。对贫金属星的C、N、O等轻元素丰度资料进行必要的3D和NLTE修正，确保研究结果的可靠性。研究现有贫金属星上Ba、Nd、Sm、Eu的完整同位素丰度，实现对贫金属环境s-过程的精确分析，提取出更准确的核合成信息。比较分析各类CEMP星的s-过程物理参量，明确贫金属环境下s-过程核合成的具体特征，解决一些星系早期的核合成问题。

结项摘要

发展了多分量AGB星模型，研究了钡星、富-r星、CEMP-r/s和-s星的丰度分布，发现扣除s-过程的贡献后，r/s星和富-r星的丰度模式相近。分析了样本星的[Pb/Fe]随[hs/Fe]的分布，发现贫金属环境更利于铅产生的规律非常明显。发现两类CEMP星中的s-过程核合成效率相较于钡星具有更大范围的弥散。由CEMP星的相似[Pb/hs]分布，确定其s-过程物质具有相同的起源，即前AGB伴星的污染。发现贫金属星中的[Pb/hs]弥散主要由AGB星内部核合成的内禀弥散导致。主要因素为13C中子源的形成效率不同、恒星的质量不同及金属丰度对中子毒素和种子核数密度的影响。在r/s星中，发现r-过程贡献了相似比例的钡、铅等重元素，自然地解释了其比CEMP-s星高的重元素增丰的现象。r/s星由SNII触发形成并污染r-过程物质。由r/s星中钡、铕强相关性，我们推断其s-过程物质的吸积量与r-过程物质的增丰亦有很强的正相关性。考虑了各元素丰度的相应3D和NLTE修正，有力地保证了研究结果的可靠性。新发现了一颗CEMP-r/s星HE1405-0822，并测定了近40个元素的丰度，确定其质量小于3M⊙且属于一个双星系统。发现其r-过程丰度模式不能被现有模型拟合，加深了人们对于r-过程核合成复杂性的认识，加强了人们对存在第三种重元素核合成过程的怀疑。由钠、镁丰度分布，我们推断22Ne在相关的s-过程中主要充当了种子核和中子毒素的角色。确定了主要和弱r-过程丰度的分布，分解了太阳系的r-过程丰度并将弱r-过程分量推广到了轻元素和铁族元素。在考虑了s-过程和SNIa的贡献后，得到了铁族和轻元素中来自大质量星secondary过程的丰度模式。利用主要和弱r-过程分量对30颗贫金属星进行拟合，找到了两颗弱r-过程典型星。求出了星系形成早期的大质量星产生的P分量的丰度模式，成功解释了低锶星的现象。对贫金属星流恒星的丰度进行分解后发现了一颗弱r-过程星。发现不同星流恒星的两个r-过程分量系数相近，推断它们有共同的天体物理起源。利用两个r-过程丰度的分布，确定了主要和弱r-过程前身星质量的范围，并估算了这两个过程的产量。分解银河系恒星的丰度并得到了各分量的贡献随金属丰度的变化趋势，将来可与河外星系作比较。分解了天炉座矮星系的恒星丰度，得到了矮星系初始质量函数“bottom-heavy”的重要证据。