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初代恒星的身世之谜!

  恒星是实至名归的回收利用楷模,恒星使用后丢弃的原料会被下一代恒星吸收并重复使用。但此循环过程无法解释宇宙早期恒星中高得惊人的钙浓度。天体物理学家提出,这些古老恒星的种子是由第一代在暗超新星中死亡的恒星所播撒的。该过程会产生钙,但几乎没有其他重元素。然而,对核反应测量的一项新分析表明,该模型可能并不如想象中的那样可靠。
  暗超新星概念图(图片来源:P。WoodwardandF。Herwig;NSF;TexasAdvancedComputingCenter)
  初代大质量恒星是在大爆炸后不久形成的,它们剧烈而短暂地燃烧了一段时间。天文学家可以通过观测生于它们残骸的现有恒星来推断关于初代大质量恒星的信息。这些古老的恒星缺乏重元素,说明初代恒星是在微弱喘息而非剧烈爆炸中终结的。但如果根据前文中的暗超新星模型来解释观测到的钙浓度,初代恒星需要通过一系列所谓的爆发反应将氢燃烧成钙。
  单区模拟中氟、钙、氖及质子数大于9的重元素的丰度演化(图片来源:Phys。Rev。C103,055815,2021)
  来自印第安纳州圣母大学的JamesdeBoer和他的同事们着重整理了70年来氟原子核捕获质子、产生氖原子核和伽马射线的爆发反应数据。例如,氟原子核可以捕获一个质子,但会产生一个氧原子核和一个粒子,也就是在通往形成钙的道路上倒退了一步。他们对数据进行了考虑竞争机制的反应网络分析,此项分析呈现出氟爆发反应速率的不确定性比之前所报告的要大很多,这为暗超新星模型的正确性画上了问号。作者指出,为了减少反应速率的不确定性,测量需要在较低能量下进行。
  同位素丰度在氟捕获质子反应中的百分比变化(图片来源:Phys。Rev。C103,055815,2021)
  作者:MichaelSchirber(Physics在法国里昂的通讯编辑)
  翻译:叶欢仪
  审校:张和持
  引进来源:Physics
  本文来自:中国数字科技馆

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