천문·천체물리
중성자별 병합 분출물의 헬륨·스트론튬 비LTE 이온화 모델링
중력파 사건 GW170817에 따른 킬로노바 AT2017gfo의 초기 스펙트럼에는 1μm 부근의 강한 흡수선이 나타나는데, 헬륨(He)과 스트론튬(Sr)이 후보 원소로 제시돼 왔으나 두 원소를 동시에 다루는 일관된 모델이 없어 각각의 기여도가 불분명했다. 연구진은 고에너지 전자에 의한 이온화를 고려한 He·Sr의 비국소열역학평형(non-LTE) 이온화 모델을 개발해, 관측된 흡수선을 재현하려면 v~0.15c로 움직이는 분출물에 질량비로 He 약 1% 또는 Sr 1~10%가 존재해야 한다고 추정했다. 이 Sr 질량비는 태양의 r-과정 패턴과 잘 일치하며, 핵합성 계산과 비교한 결과 GW170817의 r-과정 핵합성이 상대적으로 낮은 전자 비율(Y_e ≲ 0.35)과 낮은 엔트로피(s ≲ 30 k_B/핵자) 조건에서 일어났음을 시사한다. 또한 Y_e ≲ 0.15에서는 납(Pb) 초과 핵종의 알파 붕괴로 예상되는 질량비의 He만으로 해당 흡수선을 재현할 수 있어, 이 흡수선이 세 번째 r-과정 피크를 넘는 원소 생성의 간접적 증거가 될 수 있다고 제안했다.
arXiv astro-ph.HE (고에너지)