河内恒星在其演化和爆发过程中不断产生各种元素，这些元素会逐渐积累在星际介质（ISM）中，改变了银河系的元素丰度。太阳近邻包含了众多处于各个演化阶段的不同质量和属性的恒星，它们是研究恒星金属丰度分布的理想样本，其丰富的高分辨率观测数据成为研究银河系化学演化的重要依据。然而，随着近年来观测数据的积累，富金属恒星的超太阳金属丰度特征无法用简单的化学演化模型解释。这一现象促使天文学家们探讨可能的新的核合成来源，如致密天体并合和黑洞吸积盘外流。我们认为大质量恒星爆发后中心的中微子主导的吸积流（NDAF）对星系的金属丰度演化产生深远影响（Liu et al. 2021; Qi et al. 2022），必然贡献于银河系化学演化。

NDAF是在大质量恒星（25-55倍太阳质量）生命末期形成的高温高密吸积盘，其盘外流核合成会产生丰富的重元素。我们首次将NDAF外流作为核合成的一个重要贡献者纳入太阳近邻化学演化模型中。我们分析了在核坍缩超新星（CCSN）、Ia型超新星（SN Ia）和NDAF外流三种主要金属来源的共同作用下，铁元素的丰度随时间的演化、恒星的金属丰度分布（MDF）及镁-铁比值（[Mg/Fe]）在不同铁丰度（[Fe/H]）下的演化过程。

图1显示，在太阳近邻化学演化早期阶段，CCSN和NDAF外流共同促进了金属丰度的增加，大约在4.11Gyr时 SN Ia开始发挥显著的作用，成为后期金属丰度演化的主导因素。在SN Ia爆发之前，NDAF的存在可以使铁元素质量与总气体质量的比例最多增加约1.44倍。[Fe/H]比值随时间逐渐增加，并使得在太阳诞生时的ISM金属丰度达到与太阳（[Fe/H] = 0）相当的水平，成功重现了太阳近邻的化学富集过程。此外，将NDAF纳入模型中，显著改善了对太阳近邻内观测到的贫金属恒星金属丰度分布的拟合效果，同时不会显著改变MDF峰值的位置。研究还详细分析了镁-铁比值 [Mg/Fe] 随 [Fe/H] 的演化。图2的结果表明，通过将NDAF外流纳入模型，成功再现了观测到的 [Mg/Fe] 随 [Fe/H] 的演化趋势，最终达到与太阳丰度比值相符的水平（[Mg/Fe] = [Fe/H] = 0）。这进一步说明了NDAF外流在星系化学富集过程中所起到的重要作用。

图1. 太阳近邻[Fe/H]随时间的化学演化

图2. [Mg/Fe]随[Fe/H]的演化

该研究首次将NDAF外流作为重要的核合成来源纳入太阳邻域化学演化模型，为理解太阳邻域的金属丰度演化提供了新的视角。通过模拟铁和镁元素丰度的演化过程，揭示了NDAF外流在星系金属富集过程中不可忽视的贡献。

该论文以“Nucleosynthesis contribution of neutrino-dominated accretion flows to the solar neighborhood”为题，已被ApJ接受发表。论文的第一作者是天文学系博士生齐艳青，通讯作者为刘彤教授，合作者包括厦门大学的孙谋远教授和中国科学技术大学的蔡振翼副教授。该研究工作得到创新研究群体项目、国家自然科学基金等支持。

论文链接：http://arxiv.org/abs/2409.02040