日本理化研究所天體物理學(xué)家對(duì)矮小星系的模擬，揭示了鍶等中等重金屬產(chǎn)生的各種過(guò)程。發(fā)現(xiàn)至少需要四種恒星才能解釋矮星系中觀(guān)測(cè)到的這些金屬的豐度。

恒星是宇宙的煉金術(shù)士，例如元素周期表中許多較輕的元素都是由恒星的核聚變產(chǎn)生，但是一些較重元素的起源更加神秘。聚變反應(yīng)可以使元素像鐵和鎳一樣重，而當(dāng)原子核捕獲額外的中子時(shí)，甚至?xí)a(chǎn)生更重的元素。

極端條件，如超新星或兩顆中子星之間的合并，推動(dòng)了快速中子捕獲過(guò)程(r過(guò)程)。相比之下，慢中子捕獲過(guò)程(s過(guò)程)發(fā)生得更為緩慢，例如，在所謂漸近巨型分支恒星的生命末期。每個(gè)過(guò)程和每個(gè)環(huán)境都會(huì)產(chǎn)生不同的重元素混合物。在這些過(guò)程中鍛造出來(lái)的金屬元素，最終會(huì)隨著恒星的死亡而噴射到太空中，并可能并入新的恒星中。跟蹤這些繼承元素的分布，有助于理解它們是如何產(chǎn)生的。

例如，鍶是r過(guò)程中產(chǎn)生的最輕的元素之一，靠近銀河系矮星系中的一些恒星，具有異常高的鍶鋇比，這表明它們是在不同的環(huán)境中產(chǎn)生。為了研究這種鍶的來(lái)源，日本理化研究所計(jì)算科學(xué)中心的平井裕隆和兩名同事模擬了一個(gè)矮星系，其金屬分布與在附近矮星系中觀(guān)察到的相似，然后觀(guān)察了哪些恒星過(guò)程導(dǎo)致鍶富集。研究人員發(fā)現(xiàn)，在模擬中，中子星合并和漸近巨型分支星并不能解釋所有鍶的富集。

一些富集來(lái)自旋轉(zhuǎn)的大質(zhì)量恒星，恒星內(nèi)部物質(zhì)的混合，可以為特定形式的s過(guò)程產(chǎn)生中子。但最重要的發(fā)現(xiàn)是：捕獲電子的超新星噴出物質(zhì)可以形成鍶鋇比高度增強(qiáng)的恒星。電子俘獲，是超新星爆炸預(yù)計(jì)將發(fā)生在質(zhì)量最低的大質(zhì)量恒星范圍內(nèi)，質(zhì)量是太陽(yáng)的8到10倍。這些恒星以其核心富含氧、氖和鎂而聞名。研究團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在打算對(duì)銀河系及其周?chē)阈堑脑刎S度，進(jìn)行更詳細(xì)的模擬和觀(guān)測(cè)比較。

博科園｜研究/來(lái)自：日本理化研究所

參考期刊《天體物理學(xué)》

DOI: 10.3847/1538-4357/ab4654

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