Core-collapse Supernovae and Gamma-ray Bursts in TMT Era
作为时域天文学一部分的高能宇宙爆炸研究是即将推出的巨型分段光学红外望远镜的关键领域之一，该望远镜具有非常大的光子收集区域，采用尖端技术。现有的8- 10米级望远镜有助于提高我们对核心坍缩超新星、伽马射线暴及其前身的性质和爆炸机制的认识。然而，关于这些高能宇宙爆炸的许多方面仍然没有得到很好的理解，需要更大的望远镜和高精度的后端仪器来更详细地解决大质量恒星和高红移宇宙的演化。在本报告中，提出了利用30米望远镜和后端仪器对核心塌陷超新星和伽马射线暴进行可能的推力研究的领域。
2013-07-02 astro-ph.HE
Multi-energy diffuse neutrino fluxes originating from core-collapse supernovae
Department of Physics, Tohoku University（东北大学）
本研究通过核心塌缩超新星的特征，连接热MeV尺度中微子与非热高能中微子模型，探讨其在深入探索恒星物理方面的潜力。
2026-02-21 astro-ph.HE
Constraining the Fraction of Core-Collapse Supernovae Harboring Choked Jets with High-energy Neutrinos
对核心坍缩超新星和伽马射线暴的联合观测表明，在恒星核心坍缩之后，可能会有新形成的黑洞从恒星吸积物质，从而产生喷流。这样的伽马射线暴只在Ibc型超新星中观测到，这表明恒星的祖先在坍缩前失去了氢包层。根据最近的假设，即使祖星仍然保留其氢包层，也有可能在核心坍缩事件中发射喷流，然而，这种喷流无法穿透恒星，并且在逃逸之前会停滞在祖星的内部。这些喷流被称为阻塞喷流。由这种阻塞喷流产生的高能中微子可以逃离恒星的包层，并被观测到。在这里，我们将研究如何多信使搜索高能中微子和核心坍缩超新星可以检测或限制恒星坍缩产生喷流的部分。我们发现，很大一部分的喷气式飞机生产已经受到以前的观测活动的限制。我们探索未来的观测使用LSST，IceCube和Km3NET的可能性。
2019-11-19 astro-ph.HE
Searching for High-Energy Neutrinos from Core-Collapse Supernovae with IceCube
IceCube是一个位于南极冰中的立方千米中微子探测器阵列，旨在寻找天体物理学上的高能中微子。它探测到了一个天体物理学中微子的扩散通量，似乎是来自河外的。对这种扩散通量的一个可能的贡献可能来自核心坍缩的超新星。高能中微子可能来自于喷出物与致密的星周介质的相互作用，也可能来自于恒星核心的喷流，喷流在恒星的包层中停滞。在这里，我们将介绍一个堆叠分析的结果，以寻找这种高能量中微子发射的核心坍缩超新星使用7年的$ν_μ$跟踪事件从冰立方。
2021-07-20 astro-ph.HE
Numerical Simulations of Cosmic-Ray Acceleration at Core-Collapse Supernovae
核心坍缩超新星在密集的风中爆炸是宇宙射线（CR）加速到非常高能量的有利场所。我们提出了我们的CR辐射流体动力学模拟的爆炸的红超巨星。我们研究的冲击波在第一天核心崩溃后的演变，并估计CR加速可以开始的时间。然后，我们计算的最大CR能量在前向冲击作为时间的函数，并表明，它可能已经超过100 TeV的冲击爆发后，只有几个小时从表面的恒星。
2019-08-06 astro-ph.HE
Observing superluminous supernovae and long gamma ray bursts as potential birthplaces of repeating fast radio bursts
超亮超新星（SLSNe）和长伽马射线暴（LGRB）被认为是重复快速射电暴（FRB）的起源。在这种情况下，爆发起源于年轻的磁星与其周围的超新星遗迹（SNR）之间的相互作用。这样的模型可以解释FRB 121102的重复，明显的非泊松性质，它似乎显示出静止和活动阶段。这种突发行为更好地解释了威布尔分布，其中包括聚类的参数化。我们观察了10 SLSNe/LGRB 63小时，寻找重复FRB与Effelsberg-100米射电望远镜，但没有检测到任何爆发。我们的规模的爆发率FRB 121102的FRB 121102类源居住在我们观察到的目标，并比较此速率与我们的爆发率上限的源的基础上。当基准波束比为0.6时，至少有一个和至少一半的观测源向我们波束的概率分别为99.99%和83.4%。我们的SLSN目标之一PTF 10 hgi与持久射电源重合，使其成为FRB 121102的可能模拟物。我们用Effelsberg-100~m和Parkes-64~m射电望远镜对这个源进行了进一步的观测。假设PTF 10 hgi包含一个FRB 121102类源，在我们的观测中，Effelsberg和Parkes没有检测到任何来自威布尔分布的爆发的概率分别为14%和16%。我们的结论表明，许多短期观测的调查增加了爆发检测概率与威布尔分布的爆发活动的源。
2020-09-29 astro-ph.HE
Strange matter in core-collapse supernovae
我们讨论了奇异夸克物质对核心坍缩超新星演化的可能影响，重点是夸克-强子相变的低临界密度。在这种情况下，热的原中子星可以在核心反弹后数百毫秒坍缩成更紧凑的混合星结构。坍塌引发了第二次冲击波的形成。后者导致了一次成功的超新星爆炸，并在中微子信号上留下了印记。这些动力学特征与最近的中子星质量测量表明一个僵硬的高密度核物质状态方程的兼容性进行了讨论。
2011-12-29 astro-ph.HE
Gravitational Waves from Neutrino Asymmetries in Core-Collapse Supernovae
我们提出了一个宽带频谱的引力波从核心坍缩超新星（CCSNe）的中微子发射不对称来源的一系列完整的三维模拟。相关的引力波应变探测CCSNe的长期长期演化和小尺度湍流活动，并提供了深入了解爆炸的几何形状。对于非爆炸模型，中微子光度和中微子引力波形都将编码有关螺旋SASI的信息。中微子记忆将是可检测的范围广泛的祖质量的星系事件。我们的研究结果可用于指导不久的将来的分赫兹和长基线引力波探测计划，包括aLIGO，爱因斯坦望远镜和DECIGO。
2020-09-10 astro-ph.HE
Effect of Electron Screening on the Collapsing Process of Core-Collapse Supernovae
利用平均重核模型，研究了核塌缩超新星中电子屏蔽对电子俘获的影响。基于Ws15 $M_{\sun}$模型的一维程序被用来测试电子屏蔽在塌缩过程中的影响。结果表明，在高密度下，EC对电子捕获的影响变得显著。在坍缩阶段，EC速率降低，坍缩时间尺度延长，中微子能量泄漏增加。这些效应导致反弹冲击波的初始能量明显降低。本文还讨论了电子屏蔽效应在其它模型中的应用。
2009-09-04 astro-ph.HE
Multimessengers from 3D Core-Collapse Supernovae
我们提出了引力波和中微子签名获得的第一原则的3D核心坍缩超新星模拟的15 M非旋转的祖先与嵌合体代码。观测形成中的中子星发射的中微子和流体动力学不稳定性产生的引力波是获得有关超新星发动机直接信息的唯一途径。GW和中微子信号都显示了超新星演化的不同阶段。
2015-07-21 astro-ph.HE
Spectrophotometric templates for core collapse supernovae and their application in simulations of time-domain surveys
时域巡天的设计和分析需要能够准确地模拟真实的核心坍缩超新星（SN）事件。我们提出了一套光谱的时间序列模板设计用于这一目的，为富氢（II型，IIn，IIb）和剥离信封（Ib型，Ic，Ic-BL）核心坍缩超新星。我们使用光度和光谱数据的67核心坍缩超新星从文献中，并为每个生成一个时间序列的光谱模板。用于构建模板的技术是完全数据驱动的，没有假设任何光曲线的参数形式或模型。模板构建代码是开源的，并且可以应用于任何瞬态，其中采样良好的多波段测光和多光谱观测可用。我们使用跨帧紫外光度法将这些光谱模板扩展到近紫外到$λλ\sim 1600 Å$。我们还提供了一组模板校正宿主星系尘埃消光，并提供了一组光度函数，可以与我们的光谱模板在模拟中使用。我们给出了一个例子，这些模板可以通过将它们集成在流行的SN模拟软件包$\textsc{snana}$，并模拟核心塌陷超新星光度选择的宇宙学Ia型超新星样本，容易受到核心塌陷事件的污染。
2019-08-13 astro-ph.HE
Supernovae - Optical Precursors of Short Gamma-Ray Bursts
估计了在几年时间间隔内观测到“超新星-伽马射线暴“对事件和周期性伽玛暴的概率。双星系统中的超新星爆炸伴随着一对短命的致密天体的形成，可能是这种事件的来源。如果一个短的伽玛暴是在一对伽玛暴的碰撞过程中产生的，那么大约300个具有红移z的短伽玛暴中的每一个都必须有一个光学前兆-一个超新星，在观测者的时间间隔<2（1+z）yr。如果超新星爆炸具有超新星的模式，那么连续观测到长和短的伽玛暴是可能的。本文还讨论了在坍缩星系核中产生多个伽玛暴的可能性。
2011-02-20 astro-ph.HE
Coupling Neutrino Oscillations and Simulations of Core-Collapse Supernovae
目前，即使是最复杂的，多维模拟核心坍缩超新星不（自洽）包括中微子味转换。尽管中微子在核心坍缩爆炸范式中很重要，但这种物理学却缺失了。由于这种依赖性，在原中子星和激波之间的区域发生的任何味道转换都可能对爆炸的动力学产生重大影响。我们提出了第一个流体动力学的核心坍缩超新星模拟，同时包括中微子输运中的自由流中微子的味道变换。这些振荡计算是动态更新的，并与流体动力学一起自洽地发展。使用一个$M=20\;{\rm M_{\odot}}$祖，我们发现，虽然振荡的中微子发射和加热速率的影响，味道转换单独不会导致一个成功的爆炸，这在球对称的祖。
2020-10-05 astro-ph.HE
Outflows from black hole hyperaccretion systems: short and long-short gamma-ray bursts and "quasi-supernovae"
一些与中子星（NS）-NS或黑洞（BH）-NS并合有关的长伽马射线暴（LGRB）以及一些可能由类星体产生的短伽马射线暴（SGRB）的探测混淆了两类伽马射线暴（GRB）的界限。在这两种情况下，中心引擎的一个可能的候选者是一个BH，周围环绕着一个具有强烈外流的超吸积盘，发射由布兰德福德-兹纳杰克机制驱动的相对论喷流。在紧凑的二元合并的框架下，我们测试的BH超吸积流入流出模型的适用性供电观测到的伽玛暴。我们发现，低流出比，$\sim 50\%$，合并后的超吸积过程不仅可以电源所有的SGRB，但也大多数的LGRB。一些LGRB可能确实起源于BH超吸积场景中的合并事件，至少在能量需求方面。此外，千新星可能是由富含中子的外流产生的，它们的光度和时间尺度明显取决于外流的强度。伽玛暴及其相关的千新星在盘质量和总能量收支上相互竞争。外流越强，千新星的特征就越类似于超新星（SNe）。这种“新星”可称为“准超新星”。
2018-04-16 astro-ph.HE
Chemical stratification in a long gamma-ray burst cocoon and early-time spectral signatures of supernovae associated with gamma-ray bursts
我们提出了三维流体动力学模拟的结果伽马射线暴（GRB）喷流从一个大质量的恒星，特别是侧重于高速准球形喷出物的形成和喷流引起的化学混合。最近对与伽玛暴有关的超新星的早期光学观测（例如，GRB 171205 A/SN 2017 iuk）表明，在喷出物的高速外层中有相当数量的重金属。使用我们的射流模拟，我们表明，密度和化学结构的外部喷出物的观测暗示可以自然地复制一个强大的喷流穿透祖星。我们考虑三个有代表性的喷流模型与剥离的大质量恒星，一个标准的喷流，弱喷流，并通过扩展的星周介质阻塞的喷流，澄清的差异，在动力学演化和喷射物质的化学性质。标准喷流成功地穿透了祖星，并产生了一个准球形的喷出物成分（茧）。射流引起的混合显着污染的茧与重元素，否则已嵌入内层的喷出物。弱喷流和扼流模型不能产生超相对论性喷流，但产生了具有不同化学性质的准球形茧。我们讨论了不同的喷星相互作用对预期的长伽玛暴的早期电磁特征的影响，以及如何从观测中探测喷流动力学。
2021-11-25 astro-ph.HE
MHD Simulations of Core Collapse Supernovae with Cosmos++
我们进行了2D，轴对称，MHD模拟与宇宙++，以研究磁旋转不稳定性（MRI）的核心崩溃超新星的增长。我们已经初始化了一个非旋转的15太阳质量的祖先，注入了差异旋转和极向磁场。用Shen状态方程、参量Ye和熵演化模拟了铁核的坍缩过程。塌缩后环境中的不稳定模式的波长预计仅为~ 200 m。为了达到高空间分辨率的要求，我们采用了铁芯塌陷和反弹后的重映射技术。MRI不稳定区域出现在赤道附近，角动量和熵向外传输。更高分辨率的重映射运行显示更有力的翻转和更强的角动量和熵的传输。我们的结果与Akiyama et al.（2003）和Obergaulinger et al.（2009）的早期工作一致。
2010-08-08 astro-ph.HE
On a novel distance indicator for Gamma-Ray Bursts associated with Supernovae
有人提出，伽马射线暴（GRB）与Ib/c型超新星（SN）的时间重合可以用诱发引力坍缩（IGC）的概念来解释，IGC是由Ib/c型超新星（SN）喷射出的物质吸积到中子星（NS）上引起的。我们发现了一个标准的光度-光变曲线行为的晚时间的X射线辐射的这一子类的伽玛暴。我们将其解释为在X射线发射的这个特定阶段中的共同物理机制的结果，可能与SN过程中NS的创建有关。此外，这个标度律可能是一个基本的工具，用于估计红移的伽玛暴，属于这一子类的事件。
2013-09-02 astro-ph.HE
Luminous Supernovae: Unveiling a Population Between Superluminous and Normal Core-collapse Supernovae
剥离包层的核心坍缩超新星可以分为两大类：常见的Ib/c型超新星（SNe Ib/c），由$^{56}$ Ni的放射性衰变提供动力，以及罕见的超亮超新星（SLSNe），最有可能由磁星中央引擎的自旋下降提供动力。到目前为止，这两个群体之间的中间政权仍然大多未被探索。在这里，我们提出了一个全面的研究40 \textit{luminous supernovae}（LSNe），SNe的峰值幅度为$M_r = -19$到$-20$ mag，由SLSNe的亮端和暗端的SNe Ib/c的约束。在光谱上，LSNe似乎形成Ic型SNe和SLSNe之间的连续体。考虑到它们的中间性质，我们使用组合的磁星加放射性衰变模型模拟所有LSNe的光变曲线，发现它们确实是中间的，不仅在它们的峰值亮度和光谱方面，而且在它们的上升时间，电源和物理参数方面。我们将LSNe细分为不同的组，这些组要么像SNe Ib/c那样快速发展，要么像SLSNe那样缓慢发展，并且似乎分别是放射性或磁星供电的。我们的研究结果表明，LSNe是由过度丰富的生产$^{56}$镍或弱磁星引擎，并可能作为两个人口之间的缺失环节。
2022-04-18 astro-ph.HE
Magnetorotational explosions of core-collapse supernovae
核心坍缩的超新星伴随着中子星的形成。引力能转化为爆炸的能量，观测到SN II，SN Ib，c型超新星。本文给出了二维MHD模拟的结果，其中能量来源是旋转，磁场作为旋转能量转化为爆炸能量的“过渡带”。由于差动旋转，磁能的环形部分最初随时间线性增长。当扭曲的环形分量强烈超过极向场时，磁旋转不稳定性发展，导致磁能增长急剧加速。最后，一个快速的MHD激波形成，产生超新星爆炸。对于类偶极型的初始场，产生了轻度准直的射流。在非常高的初始磁场下，未发现MRI显影。
2014-08-11 astro-ph.HE
The impact of vorticity waves on the shock dynamics in core-collapse supernovae
由核壳燃烧引起的对流扰动在中微子驱动的核心坍缩超新星爆炸中起着重要的作用。在这项工作中，我们分析了涡波的冲击动力学和冲击后的流动使用的线性流体动力学方程的解决方案的影响。我们表明，熵扰动产生的冲击与涡波的相互作用可能发挥主导作用，在产生浮力驱动的湍流的增益区。我们估计，由此产生的临界光度的减少是17- 24%，这大致同意的三维中微子流体动力学模拟的结果。
2017-09-21 astro-ph.HE
Reviving the stalled shock by jittering jets in core collapse supernovae: The key role of magnetic fields
我发现，在最近的一项研究中添加的一个成分，以促进延迟中微子爆炸机制的核心坍缩超新星，即，在坍缩前的核心大尺度扰动，有一个更大的积极影响的抖动喷流爆炸机制。通过跟踪新生中子星上吸积物质的特定角动量，我发现吸积物质很可能形成间歇性的吸积带和吸积盘，尽管它们可能缺乏轴对称结构。这些吸积带和吸积盘很可能会发射喷流，但只有在数值代码中包含磁场，以及伴随着新生中子星旋转和吸积流剪切的高数值分辨率的情况下，这才能被模拟出来。我还讨论了坍缩前核心的旋转对于增加吸积流中的剪切力很重要，从而放大磁场的可能性。我呼吁从中微子驱动的大质量恒星爆炸机制到中微子加热辅助的喷流驱动的爆炸机制的范式转变。这种范式的转变将使人们认识到，要模拟核心坍缩超新星，必须使用磁流体动力学数值代码。
2018-10-22 astro-ph.HE
Synthetic spectra of energetic core-collapse supernovae and the early spectra of SN 2007bi and SN 1999as
SN 2007 bi和SN 1999 as是最早发现的超亮超新星之一。SN 2007 bi被认为是由大量（5 - 10 Msun）的56 Ni的放射性衰变提供动力。SN 1999 as的光谱与SN 2007 bi相似。一种建议的合成如此大量的56镍的方法是通过高能核心坍缩超新星从非常大的祖先。虽然极高能量的核心坍缩超新星的合成光变曲线与SN 2007 bi一致，但没有合成光谱的报道。在这里，我们提出了合成光谱的极高能量的核心坍缩超新星在光球阶段。我们发现，要解释SN 2007 bi和SN 1999 as中同时存在的宽谱线和窄谱线，需要对13，000 - 16，000 km/s以上的喷出物密度结构进行切割。密度削减可能是由超新星喷出物和致密的星周介质之间的相互作用引起的。我们的研究结果表明，大约3兆太阳的无氢致密的星周介质可能存在于SN 2007 bi和SN 1999 as的祖先附近。这些巨大的星周介质将显著影响超新星的光变曲线和光谱特性。有时在超亮超新星中观察到的前兆可能与喷出物与这种致密的星周介质的碰撞有关。我们还证实了以前的研究结果，对不稳定超新星模型的合成光谱不匹配SN 2007 bi和SN 1999 as的早期光谱。
2019-02-19 astro-ph.HE
General Relativistic Neutrino-Driven Turbulence in One-Dimensional Core-Collapse Supernovae
核心坍缩超新星（CCSNe）中的对流和湍流本质上是三维的。然而，CCSNe的3D模拟在计算上要求很高。因此，它是有价值的，以修改模拟在球对称纳入3D效果使用一些参数模型。在本文中，我们报告的制定和实施的广义相对论（GR）中微子驱动的湍流对流的球对称核心坍缩超新星代码\texttt{GR1D}。这是基于最近提出的来自\cite{Couch2020_STIR}的牛顿模拟中的降维超新星湍流（\textit{STIR}）方法。当这个模型的参数被校准到3D模拟，我们发现，我们的GR制定的\textit{STIR}需要更大的湍流涡旋，以实现类似于原来的\textit{STIR}模型的冲击演变。我们还发现，广义相对论可能会改变祖质量和成功与~之间的对应关系。失败的爆炸
2021-02-12 astro-ph.HE
A very luminous magnetar-powered supernova associated with an ultra-long gamma-ray burst
最近有人提出了一类新的超长持续时间（> 10，000 s）伽马射线暴。它们可能起源于半径比正常长伽马射线暴大得多的恒星爆炸，或者起源于恒星的潮汐破裂。迄今为止，还没有明确的超新星与超长伽马射线暴联系在一起。在这里，我们报告了一颗超新星（2011kl）与超长持续时间爆发111209A有关，z=0.677。这颗超新星的亮度是与长伽马射线暴相关的Ic型超新星的3倍多，其光谱也明显不同。连续光谱的斜率类似于超亮超新星的斜率，但延伸到静止坐标系的紫外线，意味着金属含量较低。光变曲线的演化比超亮超新星快得多。高光度和低金属线不透明度的组合不能与典型的Ic型超新星相协调，但可以通过一个模型来重现，其中强磁化的中子星（磁星）注入了额外的能量，这也被认为是超亮超新星的解释。
2015-09-10 astro-ph.HE
Turbulence in Core-Collapse Supernovae
多维模拟表明，非径向，湍流，流体运动是核心坍缩超新星（CCSN）爆炸机制的基本组成部分。中子驱动的对流，持续的吸积激波不稳定性，以及来自核燃烧高级阶段的残余扰动都可以以定性和定量的方式影响核心坍缩的结果。在这里，我们回顾了目前对这些现象的理解，以及它们在大质量恒星爆炸中的作用。我们还讨论了在延迟中微子机制的背景下质子中子星对流和磁场的作用。
2018-03-23 astro-ph.HE
Powering luminous core collapse supernovae with jets
我检查最近的配件发光超新星（LSNe）与额外的能源磁星和氦燃烧，发现在这些LSNe的拟合参数有一些问题。在某些LSNe中，这两种能源的总能量大于拟合产生的喷出物的动能。在另一些LSNe中，延迟中微子爆炸机制和这两个额外源的总能量小于拟合产生的动能。这些困难表明，就像早期声称的喷流为超亮超新星（SLSNe）提供动力一样，喷流也为不那么明亮的LSNe提供动力。磁星也可以提供能量。然而，在大多数情况下，在爆炸期间和可能的后期，喷流比磁星提供更多的能量。我加强了早先的主张，即磁星诞生时发射的喷流不能被忽视。我解释的最大上升时间的趋势，对于给定的光度的氢缺乏核心坍缩超新星（CCSNe），特别是LSNe和SLSNe，与玩具模型的喷气机，是活跃的很长一段时间后爆炸。
2022-07-18 astro-ph.HE
Core Collapse Supernovae using CHIMERA: Gravitational Radiation from Non-Rotating Progenitors
CHIMERA代码是一个多维多物理引擎，主要用于模拟核心坍缩超新星爆炸。这些爆炸最重要的一个方面是它们产生引力辐射的能力，这种辐射可以被LIGO和VIRGO等地球上的激光干涉引力波天文台探测到。在这里，我们提出了初步的重力签名的二维模型与非旋转的祖先。这些模拟展示了爆炸，在恒星核心反弹后，爆炸持续了半秒钟以上。
2010-11-16 astro-ph.HE
The supernovae associated with gamma-ray bursts
长伽玛暴和超新星之间的联系现在已经很好地建立起来了。我简要回顾了支持这种联系的证据，并总结了我们在观察方面的进展。我还使用一些事件来说明应该做什么以及需要什么类型的数据。我还研究了我们可以从与GRBs无关的SNe中学到什么，并了解GRBs如何融入恒星爆炸的广泛图景。
2012-06-29 astro-ph.CO astro-ph.HE
Plasma Pressure Driven Asymmetric Supernovae and Highly Collimated Gamma-Ray Bursts
在大质量恒星坍缩的过程中，在中心铁核和恒星外壳之间会产生一个空洞。这个充满等离子体和快速旋转的原磁星磁层磁场的空腔的动力学被认为与理解超新星和伽马射线暴非常相关。加压导电等离子体和磁场的相互作用由一组磁流体动力学（MHD）方程描述，极向和环形等离子体流动不与磁场对齐。一个序列的MHD平衡响应于腔中的等离子体压力的增加，从旋转的磁层的连续填充，解决占不对称的超新星，高度准直的伽马射线暴射流，也活动星系核等离子体环。结果表明，致密星的磁层可能是超新星和伽马射线暴的中心发动机，为它们提供等离子体、磁能和转动能。
2012-10-17 astro-ph.CO astro-ph.HE
Extending the susy model to core-collapse supernovae
热核超新星和核心坍缩超新星的两个标准模型的一个显著特点是，尽管这两个模型在本质上是不同的，但各自的超新星类型有着非常相似的速率和外观。例如，这两种类型在每个典型星系中每世纪都会出现一到几次，并且这两种类型都为宇宙提供了生命所必需的重元素。尽管如此，这两个标准模型都没有提供一个合理的无问题的描述其目标现象。提供超新星统一图像的一个主要障碍似乎是这样一个事实，即Ia型超新星通常在碳聚变停止后的十亿年延迟时间内发生，而核心坍缩爆炸仅在这种聚变停止后几天发生。在这篇文章中，我们研究的可能性，扩展成功的超对称模型Ia型超新星的核心崩溃事件。问题是，是否以及在什么样的假设下，一个相变到一个精确的超对称背景可以有效地解释Ia型和核心坍缩超新星。
2019-09-02 astro-ph.HE hep-ph
Gravitational Waves from Neutrino-Driven Core Collapse Supernovae: Predictions, Detection, and Parameter Estimation
本文综述了中微子驱动核心坍缩超新星引力波的三维建模预测、探测算法及参数估计方法，旨在从引力波信号中提取中心引擎的物理信息。
2024-01-22 astro-ph.HE gr-qc
Decay photons from the ALP burst of type-II supernovae
我们确定从SN 1987 A的大规模轴子粒子（ALP）的质量在10千电子伏- 100兆电子伏的范围内，纯粹耦合到两个光子的限制。在核心坍缩中产生的ALP从恒星中逃逸出来，并衰变成光子，可以观察到延迟和扩散的爆发。我们讨论了这样的信号的时间和角分布。展望未来，我们还估计了如果红超巨星参宿四在超新星事件中爆炸的可能改进。
2018-09-29 astro-ph.HE hep-ph
Precursors of Supernovae from Mass Eruption: Prospects for Early Warning of Nearby Core-collapse Supernovae
最近对大部分II型超新星的观测显示，在非常接近原始恒星的地方有致密的星周介质（CSM）的痕迹。如果这个CSM是在核心坍缩前几个月由爆发性质量损失产生的，那么爆发本身可能是一个前兆，有助于作为不久的将来超新星的早期预警。利用基于开放源代码CHIPS的辐射流体动力学模拟，我们从理论上模拟了一颗红超巨星的质量爆发辐射。我们发现，对于中等质量的爆发，光度通常在$10^{39}$ erg s $^{-1}$的数量级上，可以持续数百天，直到恒星爆炸，并且主要在红外线（峰值附近从-9到-11等）明亮。我们讨论的观测策略，找到这些签名从银河系和本地II型超新星。
2023-02-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Hydrodynamics of core-collapse supernovae and their progenitors
多维流体流动在大质量恒星的核心坍缩超新星爆炸中起着至关重要的作用。近年来，这些现象的三维（3D）模拟已经显着成熟。通过中微子驱动机制确定激波复活的成分已经取得了相当大的进展，并且已经在一些自洽的3D模型中获得了成功的爆炸。然而，这些进步也带来了新的挑战。由于需要增加物理真实性和有意义的模型验证，超新星理论现在正朝着一个更综合的观点发展，该观点将坍缩前后期对流燃烧阶段的多维现象，爆炸引擎和超新星包层中的混合不稳定性联系起来。在这里，我们回顾了我们目前的理解多维流体流动的核心坍缩超新星和他们的祖先。我们首先概述了核心坍缩超新星和后期对流燃烧阶段的流体动力学模拟所面临的具体挑战。然后，我们讨论了最新的进展和开放的问题，在理论和模拟。
2020-06-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
PUSHing Core-Collapse Supernovae to Explosions in Spherical Symmetry II: Explodability and Global Properties
在先前提出的原理验证研究中，我们建立了一个参数化的球对称爆炸方法（PUSH），可以再现核心坍缩超新星的许多特征。本文超越了能够再现SN 1987 A的观测性质的具体应用，对一组广泛的非旋转、太阳金属丰度恒星祖先模型的爆炸性质进行了系统的研究，这些模型的质量范围从10.8到120 M $_\odot$，其中包括作为大质量恒星坍缩的最终结果的从中子星到黑洞的转变，以及后者与超新星和微弱/失败的超新星的关系。本文件提供了扩展的核合成预测的基础上，即将在星系演化模型中使用的文件。
2020-02-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Radio observations of a sample of broad-lined type Ic supernovae discovered by PTF/iPTF: A search for relativistic explosions
长持续时间的伽马射线暴是一种罕见的剥离包层核心坍缩超新星，发射准直相对论外流（喷流）。所有与伽玛射线暴相关的超新星在光谱上都是具有宽线的Ic型超新星，但是具有低光度伽玛射线暴的宽线Ic型超新星的比例仍然很大程度上不受约束。一些超新星应该伴随着离轴的$γ$射线爆发喷流，这些喷流最初是不可见的，但后来作为强射电源出现（当喷流减速时）。然而，喷流模型对伽马射线暴的这一重要预测还有待于观测验证。在这里，我们介绍K。G. Jansky超大型阵列对15颗Ic型宽线超新星的观测，由Palomar Transient Factory以非目标方式发现。在我们的样本中，大多数超新星都没有射电辐射，这在观测上与射电噪声大的相对论性超新星SN\，1998 bw相似。我们将1998 bw类宽线Ic型超新星的比例限制在<~ 41%（99.865%置信度）。我们样本中的大多数事件也排除了类似于GRB 031203和GRB 030329的离轴喷流，但我们不能排除在低密度风环境中扩展的离轴伽马射线暴。我们的样本中有三颗超新星在无线电中被探测到。PTF 11 qcj和PTF 14 dby显示了晚期的射电辐射，平均喷出速度为~（0.3-0.4）c，位于相对论超新星和“普通”超新星的分界线上。PTF 11 cmh射电喷射物的速度受到很差的限制。我们估计，在我们的样本中，<~ 85%（99.865%置信度）的宽线Ic型超新…
2016-10-31 astro-ph.CO astro-ph.HE
Bolometric and UV Light Curves of Core-Collapse Supernovae
自2005年以来，雨燕紫外光学望远镜（UVOT）一直在观察紫外和光学的所有子类型的核心塌陷超新星（CCSNe）。我们在这里提出了50 CCSNe与斯威夫特UVOT观察，分析他们的紫外特性和行为。当我们在所有三个UV滤光器中具有多个UV检测时（λc = 1928 - 2600 nm），我们生成早期的热测量光变曲线，分析这些光变曲线的性质，UV对它们的贡献，并推导出UV通量对基于光学-IR的热测量光变曲线的贡献的经验校正。
2013-05-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
Links between the shock instability in core-collapse supernovae and asymmetric accretions of envelopes
核心坍缩超新星的爆炸机制尚未完全了解，但多维流体不稳定性，如静止吸积激波不稳定性（SASI）和对流，现在被认为是至关重要的冲击复苏。另一个多维效应，最近一直争论的是不对称的结构在祖细胞，这是由剧烈的对流在硅/氧层发生之前的崩溃，揭示了最近的大质量恒星演化的最后阶段的数值模拟。此外，它也已经证明了数值吸积的这种非球形信封可以促进激波复苏。因此，这两个多维度可能是成功爆炸的关键。在本文中，我们进行了一个线性稳定性分析的核心坍缩超新星的常设吸积激波，考虑到非球形，不稳定的吸积流的冲击，以澄清这两种效果之间可能存在的联系。我们发现，这种激波前扰动可以有效地激发流体不稳定性，从而有助于在核心坍缩超新星中的激波复活。
2016-07-03 astro-ph.HE physics.flu-dyn
Multiple physical elements to determine the gravitational-wave signatures of core-collapse supernovae
本文综述了近年来核塌缩超新星引力波理论预言的进展。在简要总结了数值模拟的方法之后，我们总结了确定GW签名的多个物理元素，这些物理元素被认为是从GW的观测中提取长期隐藏的爆炸机制信息的重要因素。最后，我们总结了实现梦想的最紧迫任务。
2012-04-10 astro-ph.HE gr-qc
Binary-Stripped Stars as Core-Collapse Supernovae Progenitors
大多数大质量恒星在其生命周期中都会经历双星的相互作用，这会改变被剥离的恒星的表面和核心结构，对它们最终成为核心坍缩超新星的命运产生重大影响。然而，迄今为止，核心坍缩超新星的模拟几乎完全集中在单个恒星的演化上。我们提出了一个系统的模拟研究的单一和双剥离的恒星具有相同的初始质量的候选人的核心坍缩超新星（11 - 21 M $_{\odot}$）。一般来说，我们发现，双星剥离的恒星核心往往是不那么紧凑，更突出，更深的硅/氧界面，并优先爆炸相应的相同初始质量的单星。这两种演化模式之间的行为二分法将对超新星统计数据产生重要影响，包括最终的中子星质量、爆炸能量和核合成产额。被剥离的双星残余物也很有可能填充最重的中子星和最轻的黑洞之间可能存在的质量差。我们的工作在两个方面有所改进，因为我们自洽地解释了坍缩前的恒星演化和随后的爆炸结果。即便如此，我们的研究结果强调需要更详细的恒星演化模型，以捕捉爆炸结果的敏感性。
2021-04-07 astro-ph.HE astro-ph.SR
Computational Models of Stellar Collapse and Core-Collapse Supernovae
核心坍缩超新星是自然界最具能量的事件之一。它们标志着大质量恒星演化的结束，并用热核燃烧的灰烬污染了星际介质。尽管它们对星系和宇宙中生命的演化具有重要意义，但核心坍缩超新星爆炸机制的细节仍然处于黑暗之中，并构成了一个艰巨的计算挑战。我们概述了多维，多尺度和多物理性质的核心坍缩超新星问题，并讨论了计算策略和要求，其解决方案。具体来说，我们突出的轴对称（2D）辐射MHD代码VULCAN/2D和目前的结果从第一个完整的2D角度依赖中微子辐射流体动力学模拟后核心反弹超新星的演变。然后，我们继续讨论新的代码Zelmani，它是基于开源HPC Cactus框架，并提供了一个可扩展的AMR方法的3D完全广义相对论建模的恒星坍缩，核心坍缩超新星和黑洞形成的当前和未来的并行HPC系统。我们显示Zelmani的缩放属性超过16，000计算核心，并讨论第一个3D广义相对论核心崩溃的结果。
2009-07-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Charged current neutrino interactions in core-collapse supernovae in a virial expansion
核心坍缩超新星可能敏感地依赖于在温暖的低密度富中子物质中的带电中微子相互作用。在富中子物质中，质子比中子束缚得更紧。该能量移动ΔU增加了ν_e + n --> p + e中的电子能量，从而增加了可用的相空间和吸收截面。同样，ΔU降低了\bar v_e + p --> n + e^+中的正电子能量，从而减小了相空间和截面。我们用一个与模型无关的维里展开计算了ΔU，发现在低密度下，ΔU比许多平均场模型的预测大得多。因此，ΔU可能对超新星中的带电中微子相互作用有重大影响。对核心坍缩超新星吸积相的初步模拟发现，ΔU增加了\bar的ν e能量，降低了ν e光度。
2012-12-18 astro-ph.HE nucl-th
A possible relation between flare activity in superluminous supernovae and gamma-ray bursts
最近发现的超亮超新星（SLSN）SN 2015bn在第一个峰值之后的光变曲线中出现了显著的波动，而光变曲线的基本轮廓可以很好地解释为来自中央引擎的持续能量供应，可能是毫秒磁星的自旋下降。我们认为这些波动是由间歇性脉冲能量供应引起的，表明SLSN中心引擎的高能耀斑活动。在对伽马射线暴（GRB）的X射线余辉观测中发现了许多暴后耀斑。我们发现，这里描述的SLSN耀斑近似服从GRB耀斑的光度和时间尺度之间的经验相关性，外推到SLSN耀斑的相关更长的时间尺度。这证实了先前提出的这两种不同现象之间的可能联系。
2017-05-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
The physics of Core-Collapse Supernovae: explosion mechanism and explosive nucleosynthesis
本文综述了核心坍缩超新星的1D和3D模拟进展，探讨了大质量恒星演化、爆炸机制、激波传播及各阶段的不确定性，并说明了爆炸的典型核合成产物。
2024-03-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Optimal Classification and Outlier Detection for Stripped-Envelope Core-Collapse Supernovae
在当前的时域天文学时代，拥有严格的数据驱动模型来对瞬变（包括超新星）进行分类变得越来越重要。我们提出了第一个应用主成分分析的剥离包络核心坍缩超新星的光谱。我们使用一个最大的编译光学数据集的剥离信封超新星，包含160 SNe和1551光谱。我们发现，前5个主成分捕获我们的光谱样本的方差的79%，其中包含剥离超新星的主要家族：Ib，IIb，Ic和宽线Ic。我们开发了一个定量的，数据驱动的分类方法，使用支持向量机，并探讨剥离信封超新星分类作为相对于V波段最大光相位的函数。我们的分类方法自然识别“过渡”超新星和超新星有争议的标签，我们详细讨论。我们发现，剥离信封超新星类型是最可区分的后期相位范围内的$10\pm5$天和$15\pm5$天相对于V波段最大值，我们讨论了我们的研究结果的影响，如ZTF和LSST当前和未来的调查。
2019-08-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
Circular polarizations of gravitational waves from core-collapse supernovae: a clear indication of rapid rotation
我们建议使用核心坍缩超新星发射的引力波的圆偏振作为其核心深处快速旋转的明确指示。三维模拟表明，非轴对称吸积流可以通过反弹后核中的流体动力学不稳定性自发发展。因此，由这种流体运动发出的引力波是圆偏振的也就不足为奇了。我们在这封信中表明，全球范围内的第二代引力波探测器网络可能能够探测到银河系对面的这种偏振，只要旋转周期短于崩溃前的几秒钟。
2016-06-07 astro-ph.HE gr-qc
Light-curve and spectral properties of ultra-stripped core-collapse supernovae leading to binary neutron stars
我们研究了超剥离核塌缩超新星的光变曲线和光谱性质。超剥离超新星是严重剥离的大质量恒星的爆炸，通过与致密伴星的双星相互作用失去了它们的外壳。它们的抛射量仅为~ 0.1 Msun，可能是形成双中子星系统的主要途径，这些系统最终合并并发射出强引力波。我们跟随一个超剥离超新星祖先的演变，直到铁核崩溃，并进行爆炸核合成计算。然后，我们合成的光变曲线和光谱的超剥离超新星使用核合成的结果，并提出其预期的性质。超剥离超新星合成~ 0.01 Msun的放射性~（56）Ni，其典型的峰值光度约为1 e42 erg/s或-16 mag.它们的典型上升时间为5 - 10天.比较合成的和观测到的光谱，我们发现SN 2005 ek，一些所谓的富钙间隙瞬变，和SN 2010 X可能与超剥离超新星。如果这些超新星实际上是超剥离超新星，它们的事件率预计约为核心坍缩超新星的1%。通过比较未来引力波观测得到的双中子星合并率和我们合成的光变曲线和光谱模型确定的光学瞬变测量得到的超剥离超新星率，我们将能够判断超剥离超新星是否实际上是双中子星人口的主要贡献者，并提供对双恒星演化的约束。
2016-12-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational Waves from Core-Collapse Supernovae
引力波是一种潜在的直接探测核心坍缩超新星爆发第一秒过程中多维流动的方法。在这里，我们概述了预测的引力波信号从中微子驱动的超新星的非旋转的祖先从最近的二维和三维模拟的结构。我们勾勒出一些定量的依赖关系，支配这个信号的振幅和它的演变在时间-频率域。
2017-03-14 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Identification of neutrino bursts associated to supernovae with Real-time Test Statistic (RTS$^2$) method
本文提出了一种新的方法来选择低能中微子爆发，如超新星爆发后检测到的。它通过定义“实时测试统计量”（RTS）来利用预期信号相对于更扩散背景的时间结构，该“实时测试统计量”（RTS）将允许识别非常弱的信号，难以使用标准聚类方法进行选择。对于一个给定的背景率，新的方法（RTS $^2$：RTS超新星）提高信号效率，同时保持相同的错误警报率泊松分布的背景。通过向RTS的定义中添加空间惩罚项，人们还可以拒绝空间相关背景，例如由于空间事件引起的背景。此外，该方法易于在实时监测系统中实现，因为可以针对连续事件递归地计算RTS，并且它可以容易地适用于可能想要例如通过SNEWS 2.0网络发送提示警报的所有尺度的检测器。
2021-03-17 astro-ph.HE physics.data-an
Neutrino Intensity Interferometry: Measuring Proto-neutron Star Radii During Core-Collapse Supernovae
强度干涉测量法是一种用于测量源的大小的技术，其范围从重离子碰撞中形成的夸克-胶子等离子体到恒星的半径。我们研究使用相同的技术来测量原中子星（PNS）半径与中微子信号接收的核心坍缩超新星。使用一个完整的波包分析，包括中微子质量的第一次，我们得出的标准的效果可以预期提供所需的信号，并发现中微子从下一个银河系超新星应该包含可提取的PNS半径信息。
2017-11-01 astro-ph.HE hep-ph
Shock Revival in Core-collapse Supernovae Assisted by Heavy Axion-like Particles
类轴子粒子（Axion-like particles，ALP）是一类假想的赝标量粒子，它们与普通物质的相互作用很弱。核心坍缩超新星的热等离子体是探索包括ALP在内的标准模型之外的物理学的可能实验室。一旦产生，一些ALP可以被超新星物质吸收并影响能量转移。在这项研究中，我们计算了核心坍缩超新星的ALP发射和超新星动力学的反反应一致。结果表明，当ALP与光子的耦合强度达到g_{ag} ~10^{-9} GeV^{-1}，ALP质量为40-400 MeV时，失速的反弹激波可以复活.大多数模型导致比平均观测到的超新星更高能量的爆炸。虽然这可以用于对这些ALP施加约束，但需要进一步研究跨多个祖细胞的长期模拟，以施加稳健的限制。
2022-02-22 astro-ph.HE hep-ph
Type Ia supernovae from dark matter core collapse
暗物质（DM）在白矮星中足以加热局部区域，将引发失控的聚变，点燃Ia型超新星（SN）。在一篇配套论文中，这种不稳定性被用来约束DM比$10^{16}$ GeV重，通过一个或两个单独的DM粒子与恒星介质的剧烈相互作用点燃SN。在这里，我们研究超新星的点火的形成和自我引力坍缩的DM核心含有许多DM粒子。对于非湮灭DM，这样的核心坍缩可能导致一个迷你黑洞，可以通过发射霍金辐射点燃SN，或者可能作为吸积的副产品。对于湮灭DM，核心崩溃导致增加的湮灭率，并可以通过大量的快速湮灭点燃SN。这些过程扩展了先前导出的DM的限制，低至$10^{5}$ GeV的质量。
2019-05-01 astro-ph.HE hep-ph
Influence of Magnetorotational Instability on Neutrino Heating: A New Mechanism for Weakly Magnetized Core-Collapse Supernovae
我们研究了磁旋转不稳定性（MRI）对弱磁化，快速旋转的核心崩溃的动力学的影响进行高分辨率的MHD模拟在轴对称与简化的中微子转移。我们发现，一个最初的子磁星类磁场是急剧放大的MRI，并大大影响其后的动态。虽然磁压不足以强到喷射物质，但放大的磁场有效地将角动量从高纬度转移到低纬度，这会由于额外的离心力而导致低纬度加热区的扩大。这会提高中微子加热的效率，最终导致中微子驱动的爆炸。这是一个新的核心坍缩超新星的场景，迄今为止从未被数值模拟证明。
2014-02-05 astro-ph.HE astro-ph.SR
Effect of the Nuclear Equation of State on Relativistic-Turbulence Induced Core-Collapse Supernovae
核物质状态方程是核塌缩超新星演化的重要组成部分。在本文中，我们做了各种状态方程在文献中的调查，并分析它们的球形核心崩溃模型的效果，其中三维湍流的影响是由一个广义相对论的超新星湍流降维（STIR）公式模拟。我们表明，爆炸的可行性是很EOS依赖，它最好的相关性与早期的内部熵密度的原始中子星。我们检查，这一结果是不祖依赖，虽然低质量的祖细胞显示不同的爆炸性能，由于不同的崩溃前的核组成。在我们的一维湍流模型中，较大的中心熵也会引起更剧烈的原中子星对流，以及更宽的对流层。
2022-01-17 astro-ph.HE nucl-th
