从回落到新形成中子星的中微子

超新星回落轨道的稳定性和演化

Stability and Evolution of Supernova Fallback Disks

我们证明了由碳或氧构成的薄吸积盘与氢和氦盘一样具有热电离不稳定性。我们认为，不稳定性适用于任何金属含量的磁盘。不稳定性与超新星回退盘的相关性可能意味着当它们第一次变成中性时，它们的幂律演化就破裂了。我们建立了简单的分析模型来描述后备盘的粘性演化，以表明这些盘在年轻（年龄只有几个10^3 ~ 10^4年）、尺寸紧凑（几个10^9 cm ~ 10^11 cm）、通常以亚爱丁顿速率（Mdot ~几个10^14 ~ 10^18 g/s）吸积时，有可能变成中性的。根据最近的结果在磁盘的密近双星的粘度的性质，我们认为，这个时候也可能对应于磁盘活动期的结束。事实上，在中性阶段没有显著的粘性来源的情况下，整个盘将可能变成灰尘并变得被动。我们讨论了演化模型的各种应用，包括异常X射线双星和年轻射电双星。我们的分析表明，围绕新生中子星和黑洞的富含金属的回退盘通常在行星的潮汐截断半径（洛希极限）10 ^11 cm处变得中性。因此，在这种情况下，行星形成过程的效率将主要取决于所产生的岩石盘通过碰撞扩散超过洛希极限的能力。无论是大质量白矮星还是中子星，双简并双星的合并产物似乎更容易拥有行星，因为它可以在变成中性之前扩散到罗氏极限之外。[摘要]

孤立年轻中子星周围的碎片盘

A Debris Disk Around An Isolated Young Neutron Star

脉冲星是旋转、磁化的中子星，它们在大质量恒星核心坍缩后的超新星爆炸中诞生。如果一些爆炸喷出物未能逃逸，它可能会落回中子星上，或者它可能拥有足够的角动量形成一个圆盘。这种“后退”既是当前超新星模型的一般预测，也是如果物质推动中子星超过其稳定极限，黑洞形成的可能模式。回退磁盘可能会极大地影响早期的演化，但对于是否会发生重大回退，甚至这种磁盘的实际存在，几乎没有观测约束。在这里，我们报告发现中红外线发射从一个孤立的年轻的X射线脉冲星周围的冷盘。圆盘并不为脉冲星的X射线发射提供动力，而是被动地被这些X射线照射。盘的估计质量约为10个地球质量，其寿命（至少100万年）大大超过了脉冲星的自旋下降年龄，支持超新星的回落起源。该盘类似于在普通年轻恒星周围看到的原行星盘，这表明在年轻的中子星周围可能有行星形成。

超新星驱动的超临界吸积盘中的P过程核合成

P-Process Nucleosynthesis inside Supernova-Driven Supercritical Accretion Disks

利用光学厚平流主导流的自相似解，研究了1.4 M太阳系致密天体周围超临界吸积盘中的p过程核合成.超临界吸积预计会发生在超新星中，备用物质会吸积到新生的致密物体上。当吸积率m_dot = M_dot c^2/（16 L_Edd）>10^5时，在超新星驱动的超临界吸积盘（SSAD）中，通过p-过程合成了相当数量的p-核，其中L_Edd为爱丁顿光度.当远离致密天体的回落气体的丰度是原始超新星中氧/氖层的丰度时，从SSAD中喷出的p核的Abstract剖面具有与II型超新星中氧/氖层的Abstract剖面相似的特征。总体丰度分布与太阳系的丰度分布一致。一些p型核，如Mo、Ru、Sn和La，在SSAD中和II型超新星一样，生产不足。如果在爆炸过程中，备用气体通过瑞利-泰勒不稳定性与一小部分质子混合，则在SSAD内产生大量的Mo 92。虽然P核的总体丰度分布与太阳系有很大的不同，但当回落气体中含有丰富的质子时，也会产生Ru 96和La 138。SSAD中的p-过程核合成有助于p-核的化学演化，特别是Mo 92，如果通过喷流和/或风喷射出几个后备物质的话。

快速撞击中子星的动力学和结果

The Dynamics and Outcomes of Rapid Infall onto Neutron Stars

本文对中子星的吸积进行了广泛的研究，其中中子星的速度和周围介质的结构使得Bondi-Hoyle吸积超过0.001 Msun/y。在大多数情况下，超临界吸积由于快速中微子冷却允许中子星以上的邦迪-霍伊尔率吸积之前指出的谢瓦利埃。然而，对于一个子集的模拟，这对应于进化上常见的事件，中微子加热驱动的对流可以导致爆炸的机制类似于核心坍缩超新星。根据我们的计算结果，我们能够预测在某些低质量X射线双星、普通包络系统、超新星回落和索恩-齐特科夫天体（TZO）中存在的一系列快速下落的中子星吸积物的命运。我们所考虑的大多数常见的包层系统都导致了爆炸，将包层排出，停止了中子星向内的螺旋运动，从而形成了密近双星系统。碰撞产生的窒息中子星也会导致爆炸，阻止它们形成毫秒级的中子星。对于物质向中子星的回落很大的超新星，我们发现黑洞在几秒钟内形成。最后，我们认为，目前的一套TZO形成的情况是不够的，而是导致超临界吸积和黑洞的形成。此外，似乎许多目前的TZ模型的结构不适合通过混合长度对流建模。这促使我们开发一个简单的测试，以确定各种对流系统的这种近似的可行性。

Black Hole Emergence in Supernovae

If a black hole formed in a core-collapse supernova is accreting material from the base of the envelope, the accretion luminosity could be observable in the supernova light curve. We present results of a fully relativistic numerical investigation of the fallback of matter onto a black hole in a supernova and examine conditions which would be favorable for detection of the black hole. In general, heating by radioactive decays is likely to prevent practical detection of the black hole, but we show that low energy explosions of more massive stars may provide an important exception. We emphasize t…

对流吸积超新星核中磁场的输运

Transport of Magnetic Fields in Convective, Accreting Supernova Cores

我们考虑了大质量恒星坍缩核心中磁场的放大和传输，包括中微子层和激波之间的区域，以及中心不透明的核心。一个分析论证解释了为什么快速对流翻转持续在一个新形成的中子星大约10秒（$> 10^3$翻转），与最近的数值模型一致。该对流层内湍流应力和磁应力之间的动态平衡对应于超过$10^{15}$ G的通量密度。吸积到核心上的物质被中微子加热，也变得强对流。我们比较预期的磁应力在这个对流的“增益层”与那些深处的中子核心。强中微子流对磁化流体的浮力运动有很大的帮助。我们计算了在简并或非简并核子的极限情况下，通过含有自由中子、质子和电子的介质的输运率。强于$\sim 10^{13}$ G的场能够在开尔文-亥姆霍兹冷却的最后阶段（坍缩后10秒）通过中子核的外简并层上升，即使这些层已经变得对流稳定。我们还发现了平衡形状的薄磁通量绳在稠密的流体静力学大气的中子星，随着临界分离的足点以上的绳子经历无限的膨胀，对重力。总结了这些结果对脉冲星磁性的影响，并将其应用于中子星生命的前1000 - 10000 s的后期回落的情况

磁星驱动磁塔作为伽马射线暴和非对称超新星的模型

Magnetar-Driven Magnetic Tower as a Model for Gamma-Ray Bursts and Asymmetric Supernovae

我们考虑一个新诞生的毫秒磁星，专注于其与致密的恒星等离子体，它最初嵌入的相互作用。我们认为，围压和惯性的周围等离子体的行为，以准直磁星的坡印廷通量为主的流出到紧密束射流，并增加其磁光度。我们建议这个过程中的一个重要组成部分的磁星模型的伽马射线暴和非对称超新星中央引擎。我们介绍的“脉冲星在一个腔”作为一个重要的模型问题，代表一个磁化旋转中子星内的坍缩的恒星。我们描述了它的基本性质，并得出简单的估计的演变的磁场和由此产生的自旋下降的权力。我们发现，下落的恒星地幔限制磁层，使环向磁场由于连续扭曲逐渐建立。不断增长的磁压最终成为主导，导致磁驱动爆炸。爆炸的初始阶段是准各向同性的，可能会将足够数量的物质暴露在产生$^{56}$镍的温度下，从而产生明亮的超新星。然而，如果恒星在爆炸前发生了显著的膨胀，那么只有很少的$^{56}$ Ni产生，预计不会有超新星。在任何一种情况下，环向应力随后准直磁主导的流出，导致磁塔的形成。恒星爆炸后，束缚压力的降低导致磁场流出变得更少。然而，后期回落的事件可以重新形成光束流出，这可能是后期X射线耀斑的原因。

年轻中子星在常规磁场作用下的推进器和吸积器

On Young Neutron Stars as Propellers and Accretors with Conventional Magnetic Fields

反常X射线星（AXP）、软伽马射线重复星（SGR）和暗热中子星（DTNs）自转周期的相似性表明，它们的自转周期存在一个共同的机制，即通过推进器和早期吸积阶段的渐近自旋下降阶段。DTN正处于推进阶段。它们的光度来自于中子星的摩擦加热。如果DTN RXJ 0720.4-3125的8.4 s旋转周期接近其旋转平衡周期，则螺旋桨扭矩指示10 $^{12}$高斯范围内的磁场。螺旋桨上的质量流入速率与AXP吸积速率相当。旋转周期的有限范围（接近平衡周期）和5 E11- 5 E12高斯范围内的磁场对应于质量流入速率3.2 E14 gm/s < \dot{M} < 4.2 E17 gm/s。观测到的AXP和SGR的自旋下降速率也与这些场而不是磁星场的周期相吻合。质量流入的来源是超新星爆炸期间回落过程中形成的残余吸积盘。因此，这类源代表了那些没有成为射电巨星的中子星的替代路径。对于最高的质量流入率，螺旋桨的作用可能会支持足够的拱星材料，使光学厚度电子散射破坏X射线束，旋转周期是不可观察的。这些是位于超新星遗迹Cas A、船尾座A、RCW 103和296.5+10中心的射电宁静中子星（RQNS）。

原恒星吸积盘的形成和早期演化

The Formation and Early Evolution of Protostellar Accretion Disks

新形成的恒星经常被观测到拥有星周盘，物质继续从星周盘吸积到恒星上，并进入外流喷流，最终可能演变成尘埃碎片盘和行星系统。最近的建模的发展已经有可能，第一次，研究的形成和早期演化的旋转支持的原恒星盘的背景下，一个现实的情况下，在弱电离，磁性，分子云核心的恒星形成。导出的半解析解包括双极扩散和磁制动，并可扩展到包括离心驱动的盘风，它们可用于研究实际系统的预期行为及其对物理参数的依赖性。