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以下为拓展资料,感兴趣的书友可以选读。

《关于超新星爆炸的描述》

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超新星(supernova,SN)爆炸有多恐怖,看它的绝对星等。越小,光度(电磁能量释放功率)越高。

简要说一下分类,根据光谱特征,常分为type  I(无氢吸收线),type  II(有氢吸收线)两大类。Ia  SN(有硅吸收线),峰值绝对星等超过-19等。Ib  SN(无硅吸收线,有氦吸收线)和Ic  SN(无氦、硅吸收线),峰值绝对星等达-18等。绝对星等差1,光度差2.512倍。太阳的绝对星等为4.86等,如果把Ia  SN放在太阳的位置,那么它最亮时候是太阳的2.512^{25}=8.9\times  10^{9}倍,89亿个太阳!type  II  SN光度普遍小一等,峰值绝对星等在-16到-17等之间,相当于十几亿个太阳!

理论上,超新星爆炸没有这么多分类,根据爆发类型,仅有热核爆炸、核坍缩。

【A:热核爆炸(thermonuclear  runaway),C-O简并核白矮星的爆炸。】

单简并模型,白矮星+恒星。白矮星吸积(通过洛希瓣流、公共包层的方式)伴星的物质,最终质量达到钱德拉塞卡极限(约1.4倍太阳质量,若考虑白矮星自转、磁场的因素,最高可达2.8倍太阳质量),于是引力超过电子简并压,引起星体坍缩。坍缩过程,一半的引力能释放,一半的转化为热能,导致星体温度急速升高。当某区域温度达到碳、氧聚变温度(约8亿K),点火(指聚变反应),引发失控的热核反应。原因是正反馈:简并核的传热性非常好,局部热量可迅速传导整个星体,所以星体是等温的。聚变反应敏感地依赖温度(幂率),温度升高,反应率幂率地增大,导致温度进一步升高。接着,极高的温度带来极高的热压力,产生超声速传播燃烧的火焰(flame),所到之处简并解除(其实,过程非常复杂,如点火位置),短时间内聚变释放的能量超过了引力束缚能,后果就是星体急速膨胀,最终形成行星状星云,没有遗留物。

双简并模型,白矮星+白矮星。具体可以是CO白矮星+He白矮星,CO白矮星+CO白矮星等诸多可能(依赖初始质量、吸积率、星风等)。白矮星因引力辐射带走轨道角动量最终并合爆炸;或者距离过近,质量大的吸积质量小的,并合前质量大的白矮星达到钱德拉塞卡极限而爆炸。

在热核爆炸模型,超新星释放能量仅取决于前身星的质量。可想而知,双简并模型能量肯定高于单简并模型。事实上,人们观测到某些Ia  SN光度不止-19等,竟然达到-21等!可能是双简并模型的证据。

【B:核坍缩(core  collapse,CCSN)】

是大质量恒星演化晚期的爆炸。人们一共提出四种类型,铁核坍缩,电子俘获,配对不稳定,光致解离。

1、铁核坍缩,早期的超新星模型。大质量恒星核合成至铁元素,形成洋葱结构。中心是铁核,再外依次是硅壳层、镁壳层、氧壳层、碳壳层、氦壳层、氢壳层、氢包层。这个模型认为,Ib  SN是无氢壳层、氢包层的大质量恒星爆发,Ic  SN是无氦壳层的大质量恒星爆发。硅壳层持续燃烧,导致铁核质量持续增大(硅聚变并不是合成铁,但需要硅才能合成铁,铁是中子链合成的),形成简并铁核。爆发则是铁核质量超过钱德拉塞卡极限,铁核坍缩,引力能释放,铁原子核解离成氦,氦俘获电子,开启中子化过程,释放大量的中微子,带走了约99%的引力能,核心形成半径约10km的前身中子星,这些过程的时间只有几秒!外层来不及反应。核心形成铁核,光度下降,外层热压力减小,引发外层坍缩。

当坍缩的外层物质下降遇到前身中子星时,发生什么?人们普遍认为,产生反弹的超音速激波!激波向外冲击,带走了外层物质(直接爆发机制),解释了光度曲线急剧上升。然而问题没这么简单,90年代,数值模拟发现激波最终停下来了,炸不开外层物质。大牛们开玩笑,中微子没准可以复活激波啊。额,随后考虑中微子流与激波层作用,没想到真可以讲很小部分的能量传给激波,激波复活了(延时爆发机制)。

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