近期，中國科學(xué)院近代物理研究所的科研人員及合作者通過大規(guī)模殼模型計算，得出了新的⁵⁷Cu(p,γ)⁵⁸Zn天體反應(yīng)率，并在新反應(yīng)率對I型X射線暴的光變曲線和灰燼核素豐度的影響等方面進(jìn)行了理論研究。相關(guān)成果發(fā)表在The Astrophysical Journal上。  

　　　　I型X射線暴是指天體環(huán)境的X射線突然增強(qiáng)許多倍的天文現(xiàn)象。驅(qū)動Ⅰ型X射線暴的核反應(yīng)包含3a反應(yīng)、ap突破過程以及快質(zhì)子俘獲過程等。  

　　　　根據(jù)此前的理論預(yù)言，在所有的快質(zhì)子俘獲過程中，⁵⁷Cu(p,γ)⁵⁸Zn反應(yīng)率對X射線暴光變曲線的影響非常重要。并且，該反應(yīng)率給X射線暴理論模型的光變曲線及灰燼豐度預(yù)值帶來了極大的不確定性。  

　　　　在這項(xiàng)工作中，科研人員通過分析⁵⁸Zn的核結(jié)構(gòu)信息，確定了三個占主導(dǎo)共振態(tài)所各自對應(yīng)的能級和排序，得出了新的⁵⁷Cu(p,γ)⁵⁸Zn天體反應(yīng)率。研究人員使用 KEPLER 程序，對GS 1826–24 X射線暴源的時鐘型光變曲線進(jìn)行了計算和擬合，分析了新的反應(yīng)率對時鐘型X射線暴光變曲線、中子星吸積層核合成及灰燼的影響。結(jié)果表明，新的反應(yīng)率對時鐘型X射線暴的中子星吸積層內(nèi)的核合成以及發(fā)生后的灰燼核素豐度有重要影響。  

　　　　研究結(jié)果顯示，新反應(yīng)率進(jìn)一步降低了灰燼核素豐度的不確定性，該灰燼數(shù)據(jù)也可成為研究中子星表層爆發(fā)的X射線“超暴”（superburst）及中子星表層冷卻的初始輸入數(shù)據(jù)。該研究有助于科學(xué)家們深入理解X射線暴的光變曲線和X射線雙星系統(tǒng)的天體物理環(huán)境。  

　　　　該工作是由中國科學(xué)院近代物理研究所主導(dǎo)，聯(lián)合澳大利亞Monash大學(xué)、法國波爾多大學(xué)及CENBG研究所、美國JINA物理學(xué)前沿中心、日本理化學(xué)研究所（RIKEN）等科研單位共同合作完成。  

　　　　該研究得到了中科院戰(zhàn)略性先導(dǎo)科技專項(xiàng)（B類）、國家自然科學(xué)基金面上項(xiàng)目、中國科學(xué)院國際人才計劃的支持。  

　　　　文章鏈接：https://doi.org/10.3847/1538-4357/ac4d89     

圖 1：X射線雙星的中子星吸積層核合成藝術(shù)圖。（圖/盧寧 藍(lán)乙華） 

圖2：GS1826–24 X射線暴源的時鐘型光變曲線。紅色及黃色線表示用本工作測得的⁵⁷Cu(p,γ)⁵⁸Zn反應(yīng)率對該時鐘型光變曲線的計算結(jié)果。（圖源/The Astrophysical Journal） 

圖3：在暴發(fā)高峰180s后的末端時，每個質(zhì)量數(shù)的平均豐度。紅色及灰色線表示用本工作測得的⁵⁷Cu(p,γ)⁵⁸Zn反應(yīng)率對平均質(zhì)量豐度的計算結(jié)果。（圖源/The Astrophysical Journal） 

　　    (儲存環(huán)核物理室 供稿）