Ia型超新星最外层的喷出物

超新星中的跨相对论爆炸波作为伽马射线暴的起源

Trans-Relativistic Blast Waves in Supernovae as Gamma-Ray Burst Progenitors

我们研究了爆炸恒星外层激波加速到相对论速度的问题。通过将爆炸能量集中在最外层的喷出物中，这种跨相对论性冲击波可以作为伽马射线暴（GRB）的祖先;特别是，困扰许多GRB模型的“重子加载”问题被规避。我们提出了物理动机和数值验证的解析表达式来描述超新星中的反相对论冲击波。我们发现，相对论喷出物在更集中的凝聚信封，例如，对于辐射包线，当亮度接近埃丁顿极限时。我们提出了方便的公式来估计相对论喷出物从一个给定的祖。我们应用我们的分析和数值方法的SN 1998 bw模型，发现显着增强相对论喷出物相比，以前的研究。我们认为，GRB 980425与SN 1998 bw有关，可能是由于一次近似球形的爆炸产生了约10^-6 M_sun的中等相对论性喷出物，平均洛伦兹因子约为2，然后与质量损失率约为几× 10^-4 M_sun/yr的密集的星周风相互作用而产生的。不需要高度不对称的爆炸。一个极端的模型的“超超新星”爆炸的大质量恒星是能够占的能量和相对论喷出物的速度所需的许多观测到的宇宙伽玛射线暴。我们提出了由吸积引起的白矮星坍缩和中子星的相变引起的爆炸的简化模型。虽然与以前的研究相比，我们发现相对论性喷出物的能量增加，但这些爆炸不太可能在宇宙学距离上用现有的探测器观察到。（节略）

Ia型超新星中可能存在黑洞吗？

Could There Be A Hole In Type Ia Supernovae?

在有利的祖先方案中，Ia型超新星是由白矮星从非简并伴星吸积物质产生的。白矮星爆炸后不久，喷出的超新星物质吞没了伴星。Al.的研究表明，在相互作用中，伴星在超新星喷出物中切割出一个张开角为30-40度的圆锥孔。在本文中，我们使用多维Monte Carlo辐射转移计算，探索可观察到的后果的喷射孔不对称性。计算了非球面超新星在最大光附近的光谱、光度和偏振随视角的变化。我们发现，超新星看起来正常，从几乎所有的视角，除了当一个几乎直接向下看洞。在后一种情况下，人们可以看到更深、更热的喷出物层。超新星相对较亮，具有特殊的光谱，其特征是高度电离的物质，较弱的吸收特征和较低的吸收速度。从黑洞往下看的光谱与SN 1991 T类超新星相当。我们考虑如何喷射孔的不对称性可以解释目前的光谱偏振观测的超新星Ia，并提出了一些观测签名的几何形状。最后，我们讨论了目前所观察到的超新星Ia的多样性，以及如何喷出孔的不对称性可能适合作为多样性的几个可能的来源之一。

核塌缩超新星中恒星包层的抛射

The Expulsion of Stellar Envelopes in Core-Collapse Supernovae

我们研究超新星爆发前的恒星结构和核心坍缩超新星喷出物的分布之间的关系，假设绝热，球对称流。我们开发了一个简单而准确的公式的冲击波冲击波速度，并证明，整个最终的密度分布可以近似与简单的模型的最终压力分布，以及近似的冲击沉积熵，在某种程度上，匹配的模拟结果。我们发现，在一个恒星的喷出物的密度分布取决于它的外壳是否是辐射或对流，如果对流，在恒星的组成结构;简单的近似形式，红色和蓝色的超巨星喷出物。我们的模型是最准确的高速喷出物从恒星的外围，那里的冲击动力学是可预测的。我们提出了这种材料的最终密度分布的公式，辐射和有效的对流信封。这些公式限制到著名的平面，自相似的解决方案接近恒星表面的质量壳。但是，绝热流动的假设在低光学深度处失效，因此不需要达到该平面极限。给出了X射线爆发伴随激波出现的可观测性质及其与爆炸参数的关系式。基于Kulkarni等（1998）对SN 1998 bw同步加速器壳层的相对论性膨胀，我们估计了相对论性质量抛射判据和相对论性抛射物的静止质量。

热核超新星爆炸的光谱偏振诊断

Spectropolarimetric diagnostics of thermonuclear supernova explosions

即使在河外距离，超新星喷出物的形状也可以通过分光偏振法有效地诊断。在这里，我们提出了17 Ia型超新星的结果，允许Ia型超新星的几何结构和其他可观察到的参数之间的相关性的统计研究。这些观察结果表明，它们的喷出物通常由一个光滑的、富含铁的核心和一个具有化学不对称性的外层组成。这种外围非球面的程度与Ia型超新星的光变曲线下降率有关。这些观测结果为Ia型超新星的延迟爆炸模型提供了强有力的支持。

超新星的银河系正电子产生

Galactic Positron Production from Supernovae

到Ia型超新星的喷出物的能量沉积是占主导地位的，在后期由$^{56}$公司的$β^{+}$衰变中产生的正电子的减速。模型产生的光变曲线与Ia型超新星的观测相吻合表明，大量的正电子逃离喷出物并湮灭为延迟发射。在这项工作中，$β^{+}$衰变不稳定核，$^{56}$ Co，$^{44}$ Ti和$^{26}$ Al的同位素产额相结合的延迟湮没分数的每种同位素的Ia，Ib，II型超新星产生的正电子产生率的估计由于超新星。结果表明，SN产生的正电子可以解释相当大的一部分银河系正电子湮没辐射，在511 keV的CGRO/OSSE，SMM和TGRS仪器测量。

Ia型超新星遗迹II中冲击喷出物的热X射线辐射：影响光谱的参数

Thermal X-Ray Emission from Shocked Ejecta in Type Ia Supernova Remnants II: Parameters Affecting the Spectrum

Ia型超新星留下的超新星遗迹为研究这些神秘天体提供了极好的机会。在以前的工作中，我们表明，这是可能的，使用年轻的Ia型超新星遗迹的X射线光谱，探索Ia型超新星的物理和确定这些爆炸的相关机制。我们的模拟技术是基于流体动力学和非平衡电离计算的网格Ia型爆炸模型与周围的环境介质的相互作用，再加上一个X射线光谱代码。在这项工作中，我们探讨了两个关键参数的喷出物的X射线光谱的形状的影响：周围的超新星祖周围的环境介质的密度和无碰撞电子加热的效率在反向冲击。我们还讨论了最近的Ia型超新星爆炸的X射线光谱的背景下，年轻的SNRs的三维模拟的性能。我们发现一个更好的协议与观测Ia型超新星模型分层喷出物比三维爆燃模型混合喷出物。我们的结论是，我们的网格Ia型超新星遗迹模型可以提高我们对这些对象的理解，以及它们与产生它们的超新星的关系。

Ia型超新星近红外光变曲线的次极大值

Secondary Maximum in the Near-Infrared Lightcurves of Type Ia Supernovae

我们进行了Ia型超新星（SNe Ia）的近红外（NIR）光变曲线的理论研究。在这些波段中，光变曲线的特点是在初始光变曲线之后大约20到30天出现第二个最大值。利用含时多群辐射转移计算方法，计算了Ia型超新星喷出物结构的UBVRIJHK波段光变曲线。我们的合成近红外光曲线显示出明显的第二个最大值，并提供有利的拟合观察到的超新星Ia。我们提供了一个详细的解释的近红外光谱的第二个最大值，这是直接关系到喷出物中的铁族元素的电离演化的起源。这种理解提供了直接的直觉，近红外光变曲线对喷出物的物理性质的依赖，特别是解释了为什么更明亮的超新星有一个更晚和更突出的第二个最大值。我们证明了近红外光变曲线对56Ni的质量，56Ni混合的程度，电子俘获元素的质量，祖金属丰度，和中间质量元素（特别是钙）的丰度的依赖性。次最大值被证明是这些重要的物理参数的一个有价值的诊断。这些模型进一步证实，超新星Ia应该是近红外光谱中极好的标准烛光，即使在喷出物的物理性质变化很大的情况下，色散也小于0.2等。这项研究强调了近红外观测在探测Ia超新星结构和进一步提高其宇宙学效用方面的完美价值。

大质量恒星超新星是主要的尘埃工厂

Massive-Star Supernovae as Major Dust Factories

我们提出了在NGC 628中的II型超新星2003 gd的后期光学和中红外观测。在爆发后499-678天，观测到与喷出物中的冷却尘埃相一致的中红外过量，并伴随着光学消光的增加和发射线轮廓的不对称性。辐射传输模型显示，早在爆发后250天，喷出物中就形成了0.02太阳质量的尘埃。这些观测结果表明，超新星喷出物中的尘埃形成是有效的，并且在整个宇宙历史中，超新星可能是主要的尘埃制造者。

宇宙爆炸的多样性：伽马射线暴和Ib/c型超新星

The Diversity of Cosmic Explosions: Gamma-Ray Bursts and Type Ib/c Supernovae

大质量恒星的死亡和控制致密残余物形成的过程尚未完全了解。在观测上，这个问题可以通过研究不同类别的宇宙爆炸及其能量来源来解决。本文讨论了伽马射线暴（GRB）和Ib/c型超新星（SNe Ib/c）能量学的最新结果。特别是，无线电观测GRB 030329，这使我们能够进行量热的爆炸，揭示了一些伽玛暴是由温和的相对论喷出物，使伽玛暴的总爆炸产量几乎是恒定的，而超相对论输出变化很大。另一方面，SNe Ib/c在快速喷出物中所含的能量方面表现出广泛的多样性，但迄今为止所观测到的（除了SN 1998 bw）都没有产生相对论性喷出物。因此，我们对可能引起GRB的SNe Ib/c的分数规定了3%的严格限制。因此，在流体动力爆炸（SNe）和引擎驱动爆炸（GRBs）之间似乎存在明显的二分法

超新星喷出物中的非定常瑞利-泰勒不稳定性

Non-stationary Rayleigh-Taylor instability in supernovae ejecta

Rayleigh-Taylor不稳定性在许多天体的动力学，特别是超新星演化中起着重要的作用。在本文中，我们发展了一种分析方法，研究了球形膨胀的SN喷出物的稳定性分析，通过使用一个特殊的变换，在共同移动的坐标系。本文首先研究了中心源压力作用下气体壳层的非定常球膨胀。然后，我们分析了它的稳定性相对于一个非径向，非球对称扰动的外壳。我们考虑的情况下，多方常数的SN壳是$γ=5/3$，我们研究的任意壳扰动的演变。导出了色散关系。发现扰动的增长率，并讨论其时空演化。稳定域取决于喷出物壳的厚度，它的加速度，和扰动波长。

IIP型超新星星周相互作用的光学特征

Optical Signatures of Circumstellar Interaction in Type IIP Supernovae

我们提出了新的诊断在IIP型超新星的拱星相互作用的检测高速（HV）的吸收功能，在Ha和He I 10830 A线在光球阶段。为了证明该方法，我们计算的电离和激发的H和他在超新星喷出物考虑到随时间变化的影响和X射线照射。我们发现，与一个典型的红超巨星风的相互作用应该会导致未受冲击的喷出物外层的激发增强和相应的HV吸收的出现，即在H α的蓝色吸收翼中的低压和He I 10830 A的明显吸收，径向速度约为-10，000 km/s。我们确定HV吸收在Ha和He I 10830 A线的SN 1999 em和在Ha的SN 2004 dj是由于这种效果。假设风速为10 km/s，两颗超新星的质量损失率接近10^{-6} Msun/yr。我们认为，除了在未受冲击的喷出物中形成的HV吸收外，SN 2004 dj和SN 1999 em的光谱显示了由瑞利-泰勒不稳定性修改的冷致密壳层（CDS）中形成的HV缺口特征。CDS的结果从冲击爆发和辐射冷却的气体已经通过反向冲击波。在光球相晚期（~60 d），凹口在HV吸收中占主导地位.从CDS的速度推导出的风密度是一致的风密度发现从未受冲击的喷出物产生的HV吸收。

II型超新星的窄谱线--探测其前身星周星云

Narrow Lines in Type II Supernovae -- Probing the Circumstellar Nebulae of the Progenitors

我们对16颗II型超新星（SNe）进行了高色散（R~ 30，000）阶梯光栅光谱巡天，以寻找由其大质量祖先抛射出的星周星云的窄发射线。如果发现星周星云，将为探测SN祖先提供宝贵的机会。在观测到的16个SNe中，4个SNe和另外2个SNe中清楚地检测到SN喷出物，12个SNe中检测到星际气体，而仅在SN 1978 K和SN 1998 S中检测到星周物质。在SN 1978 K的情况下，我们可以将星周喷出物星云的大小上限设定为2.2 pc，并注意到这与在明亮的蓝色变星而不是沃尔夫-拉叶星周围观测到的喷出物星云的典型大小更一致。在SN 1998 S的情况下，我们对SN爆发后1年的窄线的观测显示出与早期相比的变化。我们从SN 1998 S观测到的星云线要么来自低密度的星周星云的外部区域，要么已经被星际成分所控制。

超新星中镍泡效应引起的团簇发展

Clump Development by the Nickel Bubble Effect in Supernovae

我们使用一维辐射输运辐射流体动力学（RHD）模拟来研究由于Ni 56-> Co 56-> Fe 56衰变序列的放射性加热而在自由膨胀的超新星喷出物中形成聚集。加热引起膨胀的镍泡，其引起向前冲击，将外部环境气体压缩成壳。沉积的放射性辐射能量泄漏出整个冲击辐射扩散，我们研究其对喷出物结构的演变的影响。与γ =4/3的流体动力学绝热近似相比，辐射流出使震前气体加速。这样激波就减弱了，壳层变得更宽，密度也降低了。壳层厚度约占气泡半径的4%，壳层结构可用自相似解近似描述。我们比较了壳组件的属性与我们以前的流体动力学模拟表明，后来的相互作用的团块与外部超新星遗迹的喷出物团块。壳层的高密度对比度（chi ~ 100）与第谷结的喷出物团块相一致，但没有足够的致密气体在核心坍缩超新星遗迹的轮廓上造成明显的突起，就像船帆座遗迹中的子弹一样。

A possible Universal Origin of Hadronic Cosmic Rays from Ultrarelativistic Ejecta of Bipolar Supernovae

Based on the ``cannonball model'' for gamma-ray bursts of Dar and De Rujula it is proposed that masses of baryonic plasma (``cannonballs''), ejected in bipolar supernova explosions in our Galaxy are the sources of hadronic Galactic cosmic rays (CRs) at all energies. The propagation of the cannonballs in the Galactic disk and halo is studied. Two mechanisms for the acceleration of the observed CRs are proposed. The first is based on ultrarelativistic shocks in the interstellar medium and could accelerate the bulk of CRs up to the ``knee'' energy of 4 x 10(15) eV. The second operates with second…

关于SN 1998 S和其它II型超新星的晚时红外光度的来源

On the source of the late-time infrared luminosity of SN 1998S and other type II supernovae

我们提出了晚时间近红外（NIR）和光学观测的I型SN 1998 S。近红外测光时间跨度为333-1242天，近红外光谱和光学光谱分别为333-1191天和305-1093天。近红外测光延伸到M '波段（4.7 μ），使SN 1998 S成为第二颗被探测到如此长红外波长的超新星。的H α和氦1.083亩线剖面的形状和演变表明一个强大的相互作用与祖风，以及提供证据的尘埃凝结在喷出物。最新的光谱表明，风已经流动了至少430年。HK连续谱的强度和向长波长方向的上升以及相对明亮的L'和M'星等表明，近红外辐射是由于超新星中新形成的热尘埃可能提供了喷出物和/或原星周介质（CSM）中预先存在的尘埃。[摘要]考虑了近红外辐射的可能来源。排除了喷出物尘埃的显著放射性加热，也排除了CSM尘埃的冲击/X射线前体加热。更合理的来源是（a）由紫外/光学峰值亮度驱动的CSM尘埃的红外回波，以及（b）由喷出物激波/CSM相互作用产生的冷而致密的壳层内形成的新凝聚尘埃的发射。我们认为，证据有利于冷凝尘埃假说，虽然红外回波不排除。在尘埃凝结的假设中，红外光度表明喷出物中至少有0.001太阳质量的尘埃，甚至可能更多。最后，我们表明，II型超新星的后期内禀（K-L '）演化可能提供一个有用的工具，用于确定是否存在大质量CSM周围的祖星。

奇特的低光度型II超新星：大质量祖先的低能爆炸？

Peculiar, Low Luminosity Type II Supernovae: Low Energy Explosions in Massive Progenitors?

一些被归类为II型的超新星显示出非常奇特的性质，例如极低的膨胀速度和喷出物中极少量的$^{56}$ Ni。我们提出了一个联合分析的两个这些奇特的II型超新星，SN 1997 D和SN 1999 br，使用一个全面的半解析方法，可以重现光变曲线和线速度和连续温度的演变的可用观测。我们发现，这些事件是一个典型的II型超新星的能量不足，推断出的喷出物的质量是相对较大的。我们讨论的可能性，这些超新星起源于爆炸的大规模祖星的速度早期落入恒星物质的崩溃的核心是大的。这种类型的事件可能会形成一个黑洞遗迹，引起重大的回落和后期吸积。

在年轻超新星遗迹中识别Ia型超新星伴星的一种方法

A method to identify the companion stars of type Ia supernovae in young supernova remnants

我们提出了一种方法来识别的Ia型超新星（SNe Ia）的伴星在年轻的超新星遗迹（SNRs），通过识别不同的功能，由于Fe I出现在光谱中的吸收线。如果有足够量的Fe I留在喷出物中，向我们移动的Fe I原子会通过从基态的跃迁吸收光子，从而在伴星光谱中只留下蓝移成分的宽吸收线。要调查的Fe I在喷出物中的柱深度的时间演化，我们进行了流体动力学计算SNR扩展到均匀的环境介质，考虑到碰撞电离，激发，和光电离的重元素。结果表明，如果采用碳爆燃SN模型，在第谷SNR中的伴星在$λλ= 371.9935$ nm和385.9911 nm处的Fe I吸收谱线上具有可观测的特征。然而，这些特征可能会消失，采取另一种模型，发射几倍更强烈的电离光子从冲击外层。为了进一步探索自由膨胀喷出物中的电离状态，我们需要一个可靠的模型来描述外层的结构。

斯皮策太空望远镜对SN 2003 gd的研究：仍然没有直接证据表明核心塌陷超新星是主要的尘埃工厂

A Spitzer Space Telescope Study of SN 2003gd: Still No Direct Evidence that Core-Collapse Supernovae are Major Dust Factories

我们对II-P型超新星（SN）2003 gd的后期中红外（IR）观测进行了新的详细分析。在爆炸后约16个月，中红外线通量与喷出物中新凝聚的尘埃的4 x 10^（-5）M（太阳）辐射一致。在22个月时，在8微米和24微米处检测到靠近SN位置的点状源的发射。到42个月时，24微米的通量已经褪色。考虑到光度和源的大小，排除SN 2003 gd的喷出物是22个月发射的主要来源。另一种可能的解释是，在这个较晚的时期，来自先前存在的星周或星际尘埃的红外回波。我们的结论是，与Sugerman等人（2006，Science，313，196）的说法相反，SN 2003 gd的中红外辐射不支持喷出物中存在0.02 M（太阳）新形成的尘埃。到目前为止，还没有直接的证据表明核心坍缩的超新星是主要的尘埃工厂。

II型超新星辐射激波的X射线辐射

X-ray emission from radiative shocks in Type II supernovae

计算了II型超新星与致密星周介质相互作用的X射线辐射。在IIL型和IIn型超新星中，质量损失率通常很高，足以使反向激波后面的区域具有辐射性，产生强烈的辐射，特别是X射线。我们提出了一个模型的辐射反向冲击的情况下，从冷却区的排放。在定常流动的假设下，流体动力学模型与时间相关的电离平衡和多级计算相结合。稳态近似的适用性进行了讨论的喷出物密度梯度和不同的化学成分的各种值。我们展示了如何新兴的频谱强烈依赖于反向冲击波的速度和组成的冲击气体。我们讨论了由该模型产生的光谱和单温度光谱之间的差异。特别是线发射的差异很大，这可能会严重影响丰度估计。我们还说明了吸收的影响，在冷冲击喷出物。我们的模型对各种类型的超新星的适用性进行了讨论。

来自跨相对论超新星的宇宙射线

Cosmic rays from trans-relativistic supernovae

在假设源是银河系的情况下，我们导出了~10^{15}至~10^{18} eV宇宙射线源必须满足的约束条件。我们表明，虽然这些限制不满足普通超新星（SNe），这被认为是<10^{15} eV的宇宙射线的来源，他们可能会满足最近发现的类trans-relativistic超新星（TRSNe），这是与伽马射线暴观察。我们将TRSNe定义为这样的SNe，它们在中等相对论性的、γβ>1的喷出物中沉积了大部分的动能，f_R>10^{-2}。高速喷射物使粒子加速到~10^{18} eV，并且fR的大值（与普通SNe的fR ~10^{-7}相比）确保了如果TRSNe产生观测到的~10^{18} eV宇宙线通量，它们在较低能量下不会过度产生通量。结合TRSNe的估计速率和能量产生，这意味着银河系TRSNe可能是能量高达~10^{18}eV的宇宙射线的来源。

从Ia型超新星遗迹的X射线谱探讨其物理性质

Exploring the Physics of Type Ia Supernovae Through the X-ray Spectra of their Remnants

我们提出了一个正在进行的项目的结果，使用X射线观测Ia型超新星遗迹约束的物理过程中涉及的Ia型超新星爆炸。我们使用第谷超新星遗迹（SN 1572）作为基准案例，比较其观测到的光谱与模型的X射线发射从不同类型的Ia型爆炸产生的冲击喷出物。延迟爆轰模型与分层喷出物的积分光谱和残留物中的Fe和Si发射的空间分布都很好地再现了第谷。所有其他Ia型爆炸模型都失败了，包括三维计算的混合爆燃。