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The temperature and chronology of heavy-element synthesis in low-mass stars

机译:低质量恒星中重元素合成的温度和时间顺序

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摘要

Roughly half of the heavy elements (atomic mass greater than that of iron) are believed to be synthesized in the late evolutionary stages of stars with masses between 0.8 and 8 solar masses. Deep inside the star, nuclei (mainly iron) capture neutrons and progressively build up (through the slow-neutron-capture process, or s-process) heavier elements that are subsequently brought to the stellar surface by convection. Two neutron sources, activated at distinct temperatures, have been proposed: ~(13)C and ~(22)Ne, each releasing one neutron per a-particle (~4He) captured. To explain the measured stellar abundances, stellar evolution models invoking the ~(13)C neutron source (which operates at temperatures of about one hundred million kel-vin) are favoured. Isotopic ratios in primitive meteorites, however, reflecting nucleosynthesis in the previous generations of stars that contributed material to the Solar System, point to higher temperatures (more than three hundred million kelvin), requiring at least a late activation of ~(22)Ne (ref. 1). Here we report a determination of the s-process temperature directly in evolved low-mass giant stars, using zirconium and niobium abundances, independently of stellar evolution models. The derived temperature supports ~(13)C as the s-process neutron source. The radioactive pair ~(93)Zr-~(93)Nb used to estimate the s-process temperature also provides, together with the pair ~(99)Tc-~(99)Ru, chronometric information on the time elapsed since the start of the s-process, which we determine to be one million to three million years.%Sophie Van Eck及同事发表了从一组23个主序后星(其中包括17个"S-型"和6个"M-型")获得的高分辨率光谱。S-型星是红色巨星,在其中"慢中子捕捉"或"S-过程"正在合成重元素;M-型星是类似的、但没有"S-过程"增强现象的巨型恒星。利用新的光谱数据和专门的模型大气,本文作者获得了锝、锆和铌的准确丰度。与从最先进的恒星演化和核合成计算得出的预测所做比较显示,S-型星中的合成温度不到大约2.5亿K,同时也支持认为碳-13是"S-过程"中子源的观点,并且表明重元素合成开始于100万到300万年前。
机译:据信,大约有一半的重元素(原子质量大于铁原子质量)是在质量为0.8至8太阳质量的恒星的晚期演化阶段合成的。核(主要是铁)在恒星内部深处捕获中子,并逐渐积累(通过慢速中子俘获过程或s过程)较重的元素,这些元素随后通过对流被带到恒星表面。已经提出了两种在不同温度下活化的中子源:〜(13)C和〜(22)Ne,每一个被捕获的a粒子(〜4He)释放一个中子。为了解释测得的恒星丰度,偏爱使用〜(13)C中子源(在大约一亿开尔文的温度下运行)的恒星演化模型。然而,原始陨石中的同位素比率反映了前几代对太阳系做出贡献的恒星的核合成,这表明温度更高(超过三亿开尔文),至少需要后期活化〜(22)Ne(参考1)。在这里,我们报告了使用锆和铌的丰度,独立于恒星演化模型直接确定了演化的低质量巨型恒星中s过程温度的方法。导出的温度支持〜(13)C作为s过程中子源。用来估计S加工温度的放射性对〜(93)Zr-〜(93)Nb与〜(99)Tc-〜(99)Ru对一起提供了自开始以来经过的时间的计时信息。 s-过程的时间,我们确定是一百万到三百万年。%Sophie Van Eck和同事发表了从一组23个主序后星(其中包括17个“ S-型”和6个“ M -型“)获得的荧光光谱。S-型星是红色巨星,在其中”慢中子捕捉“或” S-过程“正在合成重元素; M-型星是类似的,但没有” S -过程“增强现象的巨型恒星。利用新的光谱数据和专门的模型大气,这里作者获得了锝,锆和≤的准确丰度。与从最先进的恒星演化和核合成计算得出的预测所做比较显示,S-型星中的合成温度不到大约2.5亿K,同时也支持认为碳-13是“ S-过程”中子源的观点,并且表明重元素合成开始于100万到300万年前。

著录项

  • 来源
    《Nature》 |2015年第7533期|174-176a3|共4页
  • 作者单位

    Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Universite libre de Bruxelles (ULB), CP 226,1050 Bruxelles, Belgium;

    Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Universite libre de Bruxelles (ULB), CP 226,1050 Bruxelles, Belgium;

    Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Universite libre de Bruxelles (ULB), CP 226,1050 Bruxelles, Belgium;

    Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Universite libre de Bruxelles (ULB), CP 226,1050 Bruxelles, Belgium;

    Institut d'Astronomie et d'Astrophysique, Universite libre de Bruxelles (ULB), CP 226,1050 Bruxelles, Belgium;

    Laboratoire Univers et Particules de Montpellier, Universite Montpellier 2, CNRS, F-34095 Montpellier, France;

  • 收录信息 美国《科学引文索引》(SCI);美国《工程索引》(EI);美国《生物学医学文摘》(MEDLINE);美国《化学文摘》(CA);
  • 原文格式 PDF
  • 正文语种 eng
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