第五章超新星

§5.1超新星簡介及其觀察特性§5.2超新星爆發(fā)機(jī)制一：不穩(wěn)定核燃燒§5.3超新星爆發(fā)機(jī)制二：引力坍縮§5.4超新星遺跡§5.5超新星SN1987A§5.1超新星簡介及其觀察特性

GRB指的是GammaRayBurst新星與超新星的區(qū)別蟹狀星云分類：I型（Ia,Ib/Ic）—無H線；II型—有H線光變曲線不同Ia

類存在于旋渦星系或橢圓星系中，Ib

類存在于旋渦星系中。II型分布于旋渦星系的旋臂中。除Ia

類外，其它超新星可能起源于鐵核坍縮爆發(fā)機(jī)制，通常相對(duì)于Ia

類具有較大的質(zhì)量。除Ia

類外，“恒星誕生于旋臂上，由于質(zhì)量過大、演化過快，至死還沒來得及離開旋臂”。Ia

型超新星一般認(rèn)為是起源于白矮星的吸積塌縮導(dǎo)致的不穩(wěn)定核燃燒，Si是產(chǎn)物，這類白矮星通常是由碳、氧組成。當(dāng)它從伴星吸積物質(zhì)到一定的程度（約

1.4個(gè)太陽質(zhì)量，將在第七章專門討論）時(shí)，將發(fā)生巨大的熱核爆炸，并且不殘留任何致密天體。Ia

類超新星由于觸發(fā)爆炸的臨界條件相近，其光度基本接近，可以看作是“標(biāo)準(zhǔn)燭光”。用于天體距離的測量。通過Ia

型超新星的紅移效應(yīng)，發(fā)現(xiàn)宇宙可能加速膨脹的趨勢。超新星宇宙學(xué)§5.2超新星爆發(fā)機(jī)制一：不穩(wěn)定核燃燒簡并物質(zhì)核燃燒的不穩(wěn)定性費(fèi)米子氣簡并壓平衡星體引力是有限度的。當(dāng)星體質(zhì)量通過吸積大于一極限值時(shí)，簡并壓不足以支撐星體，導(dǎo)致坍陷，該極限質(zhì)量稱Chandrasekhar質(zhì)量。引力收縮時(shí)，引力能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?。若白矮星的溫度、密度增加到足以?dǎo)致中心附近點(diǎn)燃核聚變，則將發(fā)生“不穩(wěn)定核燃燒”型超新星爆發(fā)。爆發(fā)行為將與歷史相關(guān)。碳氧核合成強(qiáng)烈地依賴于溫度，在溫度約為1010K時(shí)與T的關(guān)系正比于T12.至電子簡并溫度時(shí)，使體積猛然膨脹，巨大的能量釋放導(dǎo)致這種膨脹最終演化為熱核爆炸。碳氧合成大量鐵族元素，因?yàn)殍F族元素比結(jié)合能最高。這種核爆炸會(huì)導(dǎo)致整個(gè)星體炸光嗎？由量子統(tǒng)計(jì)知，電子簡并壓幾乎與溫度T無關(guān)，只是電子密度的函數(shù)。因此當(dāng)核點(diǎn)火開始時(shí)，不會(huì)因體積膨脹而釋放能量，溫度上升很快。炸光星體所需要的能量？具體數(shù)值模擬總結(jié)：

高質(zhì)量恒星的演化表現(xiàn)：O型星→藍(lán)超巨星→黃超巨星→紅超巨星→超新星§5.3超新星爆發(fā)機(jī)制二：引力坍縮核坍縮與超新星爆發(fā)核心核反應(yīng)停止R

c↓Tc↑Fe核光致離解4He光致離解能量損失(若熱壓為主)→Pe↓R

c↓→Tc↑星核坍縮當(dāng)ρc=ρnu，核坍縮停止→激波反彈→殼層拋射→II型超新星爆發(fā)→中子星SequenceofEventsinaSupernovaExplosion超新星爆發(fā)的數(shù)值模擬以上介紹了光致裂變導(dǎo)致鐵核塌縮，進(jìn)而引起超新星的爆發(fā)的過程。對(duì)鐵核,降低熱壓還有（主要）以上過程是通過減少熱能導(dǎo)致內(nèi)部熱壓的減少，進(jìn)而導(dǎo)致引力塌縮。這在平衡核心引力的壓力主要是熱壓的情形的機(jī)制。其實(shí)引力塌縮還存在以下類型：導(dǎo)致簡并壓減少而塌縮。在以簡并壓抵抗引力的星體中，可通過電子的俘獲例如：氧氖鎂型白矮星的超新星爆發(fā)激波是運(yùn)動(dòng)氣體中的強(qiáng)壓縮波。氣體中微弱擾動(dòng)是以當(dāng)?shù)匾羲傧蛩闹軅鞑サ?。物體以亞音速運(yùn)動(dòng)時(shí)，擾動(dòng)傳播速度比物體運(yùn)動(dòng)速度大，所以擾動(dòng)集中不起來，這時(shí)整個(gè)流場上流動(dòng)參數(shù)（包括流速、壓強(qiáng)等）的分布是連續(xù)的。而當(dāng)物體以超音速運(yùn)動(dòng)時(shí)，擾動(dòng)來不及傳到物體的前面去，結(jié)果前面的氣體受到運(yùn)動(dòng)物體突躍式的壓縮，形成集中的強(qiáng)擾動(dòng)，這時(shí)出現(xiàn)一個(gè)壓縮過程的界面，稱為激波。預(yù)備知識(shí)：接下來我們討論塌縮過程塌縮時(shí)各點(diǎn)的速度反彈時(shí)的速度曲線激波的能量來自于內(nèi)核的動(dòng)能（來自于初始內(nèi)核的勢能）。反彈激波可能產(chǎn)生瞬爆機(jī)制，使得超新星爆發(fā)。激波掃過之處可有光致裂變過程消耗大量能量。反彈激波也可能變?yōu)槲e激波，隨后在中微子的加熱下復(fù)活而產(chǎn)生延遲爆。這類超新星爆發(fā)的觀察：釋放能量---1053erg外層帶走---1051erg(可觀察得)其余能量應(yīng)為輻射所帶走。光子帶走1%,引力子？中微子？星系M51中的SN1991T§5.4超新星遺跡超新星爆發(fā)拋出的大量物質(zhì)在向外膨脹過程中與星際物質(zhì)和磁場相互作用而形成的氣體星云。強(qiáng)射電輻射和高能輻射源（同步加速輻射，激波加熱）。特征

光度L～107-1010

L⊙， Lf/LI～108

爆發(fā)能E～1047-1052ergs-1（99%中微子，1%動(dòng)能，0.01%可見光）膨脹速度v～103-104kms-1

產(chǎn)物

膨脹氣殼（超新星遺跡）+致密天體（中子星或黑洞）SN1998aqinthegalaxyNGC3982例超新星遺跡按形態(tài)的分類歷史超新星

爆發(fā)時(shí)間(AD)光度極大星等發(fā)現(xiàn)者遺跡185?-8中國天文學(xué)家RCW86393-1中國天文學(xué)家837?-8?中國天文學(xué)家IC4431006-10中/阿天文學(xué)家SN10061054-5中/日天文學(xué)家CrabNebula1181-1中/日天文學(xué)家3C581572-4TychoBraheTycho1604-3KeplerKepler16805?JohnlamsteedCasA1987+2.9IanSheltonSN1987A1987.2.23爆發(fā)于LMC(d=170,000ly)，是人類自望遠(yuǎn)鏡發(fā)明以來第一顆憑肉眼發(fā)現(xiàn)的超新星。前身星：

Sanduleak--藍(lán)超巨星M~20M⊙，L~105

L⊙，T~16,000K，R~40R⊙§5.5超新星1987A超新星1987A的光變曲線發(fā)現(xiàn)成分變化發(fā)現(xiàn)譜線藍(lán)移

超新星1987A的中微子探測超新星爆發(fā)的大部分能量被中微子帶走→中微子輻射能5×1