电荷屏蔽与超新星前身星阶段电子丰度的变化率

摘要：

@@ 超新星的前身星核心区的电子丰度,是Ⅱ型超新星的理论研究中最关键参数之一.对于I型超新星,尽管其坍缩的主要原因是当吸积白矮星的质量超过Chandrasekhar临界质量时广义相对论效应引起的,但是电子俘获会加速其坍缩过程.电子俘获率的高低不仅影响着前身星演化阶段中的中子剩余,同时电子俘获反应伴随着大量中微子的产生,电子俘获反应进而冷却了铁核心.人们对超新星的前身星环境的电子俘获问题进行了广泛的研究.Bethe等人的研究表明,Gamow-Teller(GT)共振跃迁能大大增加电子俘获率,而且可能影响前身星的铁核心的形成和坍缩[1];Fuller利用核的壳层模型讨论了226种中等质量核素的弱相互作用[2];Aufderheide等人在研究A>60的核素的GT共振跃迁后强调指出,寻求一个较为精确的关键核素的弱相互作用率表,对于进一步研究超新星爆发和核合成是非常重要的[3].但在过去的理论研究中,人们忽略了电荷屏蔽对电子俘获过程的影响.Bahcall等人曾经指出,电荷屏蔽对于主序星内部的弱相互作用的影响是很小的[4,5].然而我们的研究表明,在超新星的前身星的核心区内,电荷屏蔽对于电子俘获过程的作用是非常明显的,因为超新星环境与主序星环境至少有以下两点不同:(1)在主序星中自由电子电子气体是Maxwell-Boltzman气体,参与电子俘获反应的入射电子的能量为热运动能ET＝0.86×T/107,T是温度;而在我们研究的前身星的核心区内,自由电子处于完全相对论简并状态,服从Fermi-Dirac统计,参与电子俘获反应的入射电子主要来自于Fermi面附近.当质量密度ρ>107g/cm3时,其Fermi能EF>1MeV.(2) 主序星的核心区密度是不浓密的,其质量密度通常小于103g/cm3,因而静电屏蔽势能较低,而在超新星前身星的核心区,其静电屏蔽势能远远高于其在主序星内部的屏蔽势.对于核电荷数为Z的离子,在Wigner-Seitz近似下,每个电子的平均静电屏蔽势能为E0＝-1.764×10-5Z2/3Y1/3eρ1/3MeV, Ye是电子丰度[6].

机标关键词：电荷屏蔽、超新星爆发、电子俘获、丰度、变化率、俘获反应、主序星、弱相互作用、核心区、静电屏蔽、质量密度、自由电子、入射电子、理论研究、共振跃迁、相对论效应、势能、环境、核素、俘获率

所属期刊栏目：38

分类号：TM0(一般性问题)

资助基金：四川省教育厅资助项目1999-164

在线出版日期：2004-01-08（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共4页

页码：596-599