预测下一次超新星爆炸：新模拟揭示超新星冲击爆发的物理原理

Josiah02

质量为太阳 10 至 30 倍的恒星在进化的最后阶段会形成铁核，最终坍缩为中子星。这种坍缩会通过中微子释放出巨大的引力势能，引发冲击波，摧毁整颗恒星。
冲击波在恒星内部以超音速传播，在超新星形成过程中起着至关重要的作用。当冲击波到达恒星表面时，冲击波内的光子能量开始有效地扩散到恒星的前沿，产生一种极其明亮的闪光，被称为“超新星冲击爆发”。
根据前身恒星的质量和半径，这种爆发闪光持续时间很短，通常约为几个小时，辐射主要集中在 X 射线和紫外线中，发生在可见光曲线之前。因此，它可以用作预测超新星爆炸的前兆信号。
《天体物理学杂志》上发表的新模拟重点关注著名的超新星 1987A，这为研究从核心坍缩超新星到超新星遗迹的演变提供了独特的机会。
研究发现，前身恒星的环境对爆发闪光有显著影响，表明可以利用闪光来研究超新星爆炸周围的条件，推断恒星周围介质与恒星质量损失之间的关系。
多维模拟表明，冲击爆发期间的流体不稳定性增强了闪光的亮度并延长了其持续时间，这与之前的一维模拟有显著不同，从根本上重塑了我们对超新星爆发闪光的理解。
“辐射前体与周围介质之间的相互作用对于形成激波爆发信号至关重要。我们新的多维、多波段模拟可以更准确地描述激波爆发期间复杂的辐射流体动力学，”论文第一作者陈文逸指出。
ASIAA 研究报告的合著者 Masaomi Ono 博士补充道：“这项研究清楚地表明，即使是球形爆炸，二维辐射流体动力学得出的冲击爆发信号也可能与一维模型预测的信号不同。多维辐射流体动力学对于评估核心坍缩超新星的冲击爆发信号至关重要，尤其是在非均匀的恒星周围介质中。”
“这些模拟为未来对超新星的观测和预测提供了必不可少的参考数据。下一代X射线和紫外线空间望远镜将捕捉到更多的超新星冲击爆发闪光，进一步加深我们对超新星早期演化和大质量恒星最终演化的理解，”研究团队负责人陈克戎博士强调道。