贫金属环境中子俘获过程相关元素丰度分布特征及物理关联的整体研究

在对大量贫金属星元素丰度（包含中子俘获元素）观测资料进行分类、全面分析比较的基础上，提取与主要r-过程和弱r-过程核合成密切相关的物理信息；采用基于观测得到的各类中子俘获过程相应整体元素丰度分布规律与恒星演化计算结果及中子俘获核合成计算结果相结合的整体分析方法，确定主要r-过程和弱r-过程核合成的物理环境与场所。将s+r星元素丰度观测资料作为约束条件，利用参数化方法和低金属丰度AGB星核合成产量确定与s-过程对应的整体元素丰度分布规律；将其与s+r星元素丰度对比，确定与r-过程核合成及伴随抛出物对应的整体元素丰度分布规律；将其与已有的r-过程及恒星核合成理论计算结果进行仔细对比，确定与s+r星相应的r-过程核合成的物理环境与场所。利用早期星系化学演化模型进一步研究各中子俘获过程对星系中子俘获元素的相对贡献及星系r-过程物质主要来源，解决一些关于中子俘获元素核合成及星系化学演化的重要问题。

根据主要r-过程星和弱r-过程星元素丰度分布及核合成理论，确定了与主要r-过程和弱r-过程核合成相对应的包括所有观测元素的整体丰度分布规律并建立了贫金属星丰度模型。用参数化方法研究贫了金属星元素丰度并确定了主要r-过程和弱r-过程的贡献。结果表明，贫金属星元素丰度可看成主要r-过程和弱r-过程及与它们的伴随抛出物贡献的叠加，其轻元素丰度分布与弱r-过程星相似，较重中子俘获元素丰度分布与主要r-过程星相似，较轻中子俘获元素丰度来自主要r-过程和弱r-过程的混合。轻元素与弱r-过程元素伴随抛出，而主要r-过程元素的产生不与轻元素的产生耦合。将弱r-过程星的轻元素及铁族元素丰度与恒星核合成产量比较，发现弱r-过程的前身星质量范围为11 到26太阳质量之间。对贫金属星流恒星的元素丰度的研究表明，这些恒星的弱r-过程分量与r-rich恒星几乎相同，说明来自相似的天体物理场所。另外，发现星流恒星HD 237846是一颗新的弱r-过程星。.根据AGB星s-过程参数化模型，研究了s+r星HE0338-3945元素丰度，推测其前AGB星的质量约为2.5太阳质量。再将HE0338-3945的其它元素丰度与主要r-过程星CS 22892-052的整体元素丰度分布规律比较，发现包括O在内的几乎所有其它元素与CS 22892-052丰度分布相近。由此我们推断s+r星HE0338-3945所在的双星系统形成于被r-过程物质污染的分子云中，它是一颗被AGB星核合成产物污染过的特殊的r-过程星。对更多r+s星的丰度研究发现，这些恒星的轻元素丰度与弱r-过程星轻元素丰度分布相似，而与s+r星相关的r-过程元素丰度分布与主要r-过程丰度分布相似。但其产量明显不同：主要r-过程产量与恒星初始金属丰度无关，表现为primary特性，而与s+r星的r-过程产量与初始金属丰度成正比，表现为secondary特性。.Ba星s-过程元素来自双星物质交流，其元素丰度分布间接反映了AGB星的元素丰度分布特征。对Ba星元素丰度观测发现，其重元素超丰与Zn的超丰明显相关，与Cu的超丰仅为弱相关，但其天体物理根源还不清楚。我们采用新的丰度研究方法，研究了Ba星从轻元素、铁族元素到中子俘获元素的丰度分布。结果表明，Ba星重元素超丰与Zn和Cu超丰的相关关系可以用AGB星的s-过程产量及双星系统的物质吸积定量解释。