R-过程核合成的新特征揭示重元素起源

本研究发表在《天体物理学杂志》中，科学家们首次提出了快速中子俘获过程（r-过程）核合成的新特点：共同包裹喷流超新星（CEJSNe）。该研究为元素起源，尤其是镧系元素之外的元素的起源，带来了新的启示。

铁元素之后更重的元素的起源是物理学界一个关键问题。恒星中的聚变产生铁元素，而更重的元素由于库仑排斥力无法达到。然而，爆炸环境可以提供足够的温度和密度来产生更重的元素。在这样的环境中发生的r-过程被认为产生了铁元素之后约一半的更重元素。

2017年，引力波的发现及其伴随的中子星合并事件GW081708的余辉首次唯一地确认了r-过程的发生。然而，随后的研究对中子星合并是r-过程唯一发生地的事实产生了怀疑，因为中子星合并产生的镧系元素丰度明显少于在金属贫的恒星中观察到的。

因此，其他地点，如坍缩恒星和磁流体动力学超新星的作用，在r-过程中应该是不可替代的。

中国科学院现代物理研究所（IMP）的金士伦博士和他在以色列特拉维夫理工学院的合作者首次提出了新地点CEJSNe的r-过程特点。

CEJSNe指的是超新星的中子星遗迹和来自大质量双星系统晚期的红超巨星。红超巨星膨胀并吞噬中子星，中子星在红超巨星的包层内螺旋运动，并最终进入其核心。一旦进入核心，中子星通过一个高速率的吸积盘吸积质量，产生的高能量和高密度喷流能够提供适当的条件进行r-过程核合成。

科学家们表明，CEJSNe可以在当前r-过程情景下产生比镧系元素更重的元素中最丰富的元素。通过比较Log(Xla) vs Log(Ir/Eu)，这是一个显示镧系元素和第三峰元素相对强度的新量，他们发现了CEJSNe和其他r-过程模型之间的反相关性。

“这一发现意味着丰富的镧系元素和更重元素不能在单一事件中产生，这将是进一步研究r-过程的关键特征。CEJSNe也对解释r-增强的金属贫穷恒星的特征至关重要。” 金士伦博士说道。

这项工作不仅为更好地理解r-过程中隐藏的秘密铺平了一条新路，还为各种测量指导了实验者。

由于中国的高强度加速器设施（HIAF）将很快提供具有关键作用的CEJSNe r-过程的相关核性质，因此预计将揭开相关核性质。