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贫金属星重元素丰度的核合成过程研究

更新时间:2009-03-28

0 引 言

重元素是指比铁族元素的原子序数更大的元素,因为铁族元素的核素间存在强大的库仑斥力作用,因此在低温的环境中,比铁族元素还重的核素不能再通过克服库仑势垒这样的核聚变来产生.核反应俘获中子无须克服库仑势垒,在低温环境中很容易地发生,中子俘获在恒星元素核合成方面起主导作用.独立的两种中子俘获过程[1]分别发生在不同的物理环境下,爆炸的天体物理环境中和红巨星内部宁静的He燃烧阶段分别是快中子俘获(r-过程)和慢中子俘获(s-过程)产生环境.s-过程又分为s-弱过程(s-weak)和s-主要过程(s-main).

恒星表面大气化学组成记录了其早期演化的历史,贫金属星诞生于银河系的极早期,被称为是银河系化学演化历史的“化石”,通过研究恒星的中子俘获核合成元素丰度,可以检验核合成理论,为进一步探索星系形成早期化学演化具有十分重要的意义.

在以下模拟中,漂移物体最终位置的概率分布是在给定的内河环境中利用上述算法进行计算获得的,通过不同参数设置下各因素的不确定性分析和比较来研究各参数对预测结果的影响见表1。

恒星大气的化学元素丰度:Ni=Ni⊙×Z/Z,Z为恒星的金属丰度,以太阳系的核素丰度分布作为恒星元素丰度分布的标准分布.观测表明对星族Ⅱ贫金属星,重元素的丰度明显与太阳系的丰度分布不同,甚至对星族I恒星也是如此.这种差异不仅反映了其核合成环境不同于太阳系,而且也表明了银河系早期的化学成分不同于太阳星云.Zhang等人[2]提出了主要s-、弱s-、r-等三个不同核合成过程对恒星元素丰度贡献的方法,谢[3]在新的太阳系核素[3]观测数据下,对参数化模型做了改进.为了得出普遍结论,本文收集了更多的贫金属星样本,对我们提出的参数化模型做进一步的检验,并预言贫金属星所有的中子俘获元素丰度.

1 模型及计算

以太阳系核素丰度分布分布为标准,恒星的元素丰度来自r、s-week、s-main过程等三个不同核合成过程的共同贡献,第i种元素的贫金属星丰度计算公式[2]

N*,cal=(C1Nr+C2Nsw+C3Nsm)10[Fe/H]*

(1)

其次,资产购入后系统会为高校后勤仓库管理人员提供资产入库管理包,该包主要是用于新资产入库与入库相关信息维护,后勤仓库管理人员使用该包对资产入库信息进行严格审核把关。而当资产出库时,会提出资产出库管理包,主要为后勤仓库管理员提供信息维护服务,实现资产出入库的有效监控。出库时领物员也要申请子包,并由后勤仓库管理人员进行核对,最终准许固定资产出库。

图1是[Fe/H]>-2三个恒星计算重元素丰度所得到结果与观测数据的比较.由图1可见,相对重元素Sr,Y,Zr等轻的中子俘获元素的丰度计算值很好的拟合了观测结果.由表1可见,[Fe/H]>-2与[Fe/H]<-2的恒星相比的C1、C2、C3都更接近于1,说明,金属丰度越接近太阳系的恒星,其重元素核合成过程就与太阳系越接近.

 

(2)

将表1中的C1C2C3代入式(1),通过计算,得到理论上的贫金属星的中子俘获元素丰度,再与观测结果进行比较,如图1—2所示,在图中,以logε=logNsi+1.55为纵坐标,原子序数为横坐标,其中Nsi=106.

2 计算结果与分析

本文按照金属丰度区间分别选取了-2<[Fe/H]的三颗贫金属星星和[Fe/H]<-2的三颗星贫金属星,在不同金属丰度的情况下分析各种核合成过程对重元素丰度的贡献情况.

图2是[Fe/H]<-2三个贫金属星,相对轻元素而言,其重元素的计算丰度与观测结果拟合的更加理想.由表1可见,这三颗贫金属星均出现C1>1、C3<1.这说明,r-过程分量对类似的金属星中子俘获元素丰度的贡献比例大于对太阳系的中子俘获元素丰度的贡献比例,而主要s-过程分量的贡献比太阳系中的要小.由于大质量恒星是r-过程的贡献主要来源,中、小质量的AGB星He壳层燃烧过程中主要产生主要s过程,大质量恒星的寿命较短,中、小质量恒星的寿命较长,在星系形成早期r-过程的对重元素就有可观的贡献,s-过程对重元素丰度的贡献较少.这样我们的理论计算结果很好的支持恒星及星系的化学演化理论.

表一列出了HD6268、HD110184、HD115444、HD114946、HD134169、HD63077等[Fe/H]在[-0.1,-2.9]范围内六颗贫金属星的[Sr/Fe]、[Ba/Fe]、[Eu/Fe]观测数据及计算得到的分量系数C1、C2、C3,其中HD114946、HD134169、HD63077的观测结果取自文献[6],HD6268、HD110184的取自文献[7]、HD115444的取自文献[8].

 

1 6颗贫金属样本星的元素丰度和分量系数

  

贫金属星[Fe/H][Sr/Fe][Ba/Fe][Eu/Fe]C1C2C3HD114946⁃017⁃013⁃009006115603470753HD134169⁃09⁃014⁃011016146204990657HD63077⁃115⁃014⁃013038244208540447HD110184⁃252⁃006⁃052006117045040151HD6268⁃263007⁃004052337431370486HD115444⁃285032018085722564310526

贫金属星[Eu/Fe]、[Ba/Fe]、[Sr/Fe]的观测数据代入(2)式即可计算出三个系数C1、C2、C3,然后再将三个系数C1、C2、C3代入(1)式,计算贫金属星其它的重元素丰度.

  

1 HD114946、HD134169、HD63077重元素计算丰度与观测结果的比较

  

2 HD110184、HD6268、HD115444重元素计算丰度与观测结果的比较

太阳系的核素丰度作为标准,太阳系的三种分量系数C1、C2、C3均为1.最新的太阳系观测资料[4-5]表明,r过程贡献了Eu元素丰度的98%,主要s过程贡献了85%的Ba元素丰度,弱s过程对Sr元素丰度贡献的比例较大.基于样本星的特征,本文选择Sr、Ba、Eu等典型元素分别作为贫金属星s-week、s-main、r过程核合成元素,以太阳系元素丰度按比例将r、主要s、弱s等过程分开,代入方程(1)得:

其中[Fe/H]*是贫金属星的金属丰度,Nr、Nsw、Nsm分别取自太阳系的r、弱s、主要s核合成过程的元素丰度,N*,cal代表贫金属星的第i种元素丰度计算结果,C1、C2、C3为三种过程对应的分量系数.

在产后42天,顺产的女性生殖系统逐渐恢复到孕前状态,而剖宫产的女性可能在产后8周恢复。不管剖宫产还是自然分娩,喂奶充分的产妇,恢复排卵的时间晚,雌激素水平稍低,阴道黏膜层较薄,宫颈分泌的黏液较少,产后第一次性生活时,有人感觉干涩或者疼痛,以后逐渐恢复正常,大部分夫妻感觉性生活质量与孕前无变化。

图中较轻的中子俘获元素丰度拟合的不太理想,造成这样结果可能的原因一方面是由s过程不确定性,以Sr做为弱s过程元素代表,主要s过程的贡献被忽略了;另一方面很可能是在星系形成早期r-过程存在不同的场所[9-10].

3 结 论

本文采用典型元素三种中子俘获核合成过程的观测丰度值参数化方法,比较分析了不同金属丰度区间内具有代表性的6颗贫金属星,对三种的核合成过程分别对重元素丰度贡献的讨论.结果表明,金属丰度越接近于太阳金属丰度的恒星,s弱过程、s主要过程对比较轻的中子俘获元素丰度贡献就越大,r过程、s主要过程主要产生较重的中子俘获元素;金属丰度越低的恒星r-过程合成对中子俘获元素丰度越多,s弱过程在星系早期对元素丰度的贡献非常小.

参 考 文 献

[1]Burbidge E M,Burbidge G R,Fowler W A,et al.RvMP,1957,29:547

[2]Zhang Bo,Li Ji,Zhang Chaixia,et al.APJ,1999,513:910

[3]谢革英,张波,李宏杰,等.天文学报,2010,51:221-227

[4]Sneden C,Cowan J J,Gallino R.ARA&A,2008,46:241

[5]Raiteri C M,Gallino R,Busso M,et al.APJ,1993,419:207

[6]Gratton R G,Sneden C.A&A,1994,287:927

[7]Honda S,Aoki W,Kajino T,et al.ApJ,2004,607:474

[8]Westin J,Sneden C,Gustafsson B,et al.ApJ,2000,530:783

[9]Mathew F J,Cowan J J,Nature,1990,345:491

[10]Cowan J J,Sneden C,McWilliam A,et al.ApJ,1996,460:L115

铝土矿中w(SiO2)≥10%,换算得到w(Si)≥4.67%,试液中的硅主要以石英态和可溶性硅酸盐形式存在,石英态形式存在的二氧化硅在盐酸溶解过程中不参与反应,而以可溶性硅酸盐形式存在的硅会与钙结合生成不溶性的硅酸钙,在溶解过滤过程中可被有效地去除,因此硅不会干扰硫酸根的测定。

 
谢革英,王浩森,王树平,李宏杰
《河北建筑工程学院学报》2018年第01期文献

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