金屬豐度對中子俘獲過程影響的元素豐度分解研究

《金屬豐度對中子俘獲過程影響的元素豐度分解研究》是依託河北師範大學，由張波擔任項目負責人的面上項目。

基本介紹

• 中文名：金屬豐度對中子俘獲過程影響的元素豐度分解研究
• 項目類別：面上項目
• 項目負責人：張波
• 依託單位：河北師範大學

項目摘要

對大量不同金屬豐度恆星的化學豐度研究，可加深對中子俘獲核合成過程與星系化學演化的一系列天體物理重要前沿問題的理解。本項目將對各種金屬豐度的恆星（包括球狀星團恆星）豐度觀測資料（包括輕元素、鐵族元素及中子俘獲元素）進行細緻分類，全面分析比較，從中提取更多與s-過程和r-過程核合成密切相關的物理信息。將中子俘獲元素豐度分析與輕元素、鐵族元素豐度分析有機結合起來，得到與各中子俘獲過程對應、包括中子俘獲元素及伴隨拋出元素在內的元素豐度分布曲線，建立恆星中子俘獲元素豐度的四分量（主要s-、弱s-、主要r-和弱r-過程）完備模型，確定銀河系中各類恆星豐度中不同中子俘獲過程相對貢獻，從而加深金屬豐度對各箇中子俘獲核合成過程影響的理解，解決一些關於中子俘獲元素核合成及星系化學演化的重要問題。將近鄰矮星系恆星元素豐度定量分解，為近鄰矮星系恆星形成歷史、恆星內部核合成特徵和化學演化的研究提供更多約束。

結題摘要

根據主要r-過程星CS 22892-052、CS 31082-001和弱r-過程星HD 122563、HD 88609的觀測豐度，採用疊代的方法得到了主要r-過程和弱r-過程分量的豐度分布並將弱r-過程分量的豐度分布推廣到了輕元素和鐵族元素（II型超新星伴隨拋出物）。利用“低Sr星”BD-18 5550的觀測豐度，得到了P分量的豐度分布。貧金屬星流恆星與暈星的弱r-過程分量幾乎相同，說明它們有相似的天體物理來源。而主要r-過程分量的增長趨勢意味著主要r-過程的前身星質量小於弱r-過程的前身星質量。 採用元素豐度分解的方法，發現HD 140283是一顆weak r-過程星。將6顆weak r-過程星的豐度進行比較，發現weak r-過程星的豐度分布具有很強的一致性。將6顆極端main r-過程星的豐度並進行比較，發現不僅重中子俘獲元素豐度分布具有一致性，輕中子俘獲元素豐度分布也具有很強的一致性。將這兩類恆星的輕元素豐度與已有的大質量星的產量計算結果比較，發現弱r-過程的前身星的質量範圍約為11－26M⊙。利用已發表的大質量星鐵族元素的產量作為橋樑，得到了弱r-過程元素產量隨前身星質量的變化規律。 基於新得到的主要r-過程和弱r-過程元素豐度分布（primary 分量），建立了恆星中子俘獲元素豐度的四分量（s-主要、s-弱、r-主要過程和r-弱過程）模型。對天爐座矮星系的豐度進行定量分解，發現了矮星系初始質量函式“bottom-heavy”的重要證據。採用元素豐度分解的方法研究了球狀星團 Palomar 1中元素的豐度，發現了Palomar 1的前身系統的初始質量函式“top-light”的證據。 歷史上，鍺元素被認為是中子俘獲元素。通過貧金屬星鍺豐度與大質量星primary產量的比較，發現貧金屬星鍺豐度主要來自r-過程核合成。進一步研究發現，太陽系中鍺元素僅有約59％來自中子俘獲過程，這說明鍺不是一個純中子俘獲元素。在太陽的鍺元素中，大約41％來自大質量星的secondary過程。ET0097是在Sculptor矮星系中發現的第一顆C增豐貧金屬星（CEMP），且觀測到的這顆C星的較輕中子俘獲元素超豐。我們發現其較輕中子俘獲元素Sr,Y,Zr主要來自primary weak s-過程。所得結果是貧金屬大質量星可以有效產生weak s-過程元素的證據。