Most of the observational studies of supernova (SN) explosions are limited to early phases (< a few yr after the explosion) of extragalactic SNe and observations of SN remnants (> 100 yr) in our Galaxy or very nearby galaxies. SNe at the epoch between these two, which we call "transitional" phase, have not been explored in detail except for several extragalactic SNe including SN 1987A in the Large Magellanic Cloud. We present theoretical predictions for the infrared (IR) dust emissions by several mechanisms; emission from dust formed in the SN ejecta, light echo by circumstellar and interstellar dust, and emission from shocked circumstellar dust. We search for IR emission from 6 core-collapse SNe at the transitional phase in the nearby galaxies NGC 1313, NGC 6946, and M101 by using the data taken with the AKARI satellite and Spitzer. Among 6 targets, we detect the emission from SN 1978K in NGC 1313. SN 1978K is associated with 1.3 x 10^{-3} Msun of silicate dust. We show that, among several mechanisms, the shocked circumstellar dust is the most probable emission source to explain the IR emission observed for CSM-rich SN 1978K. IR emission from the other 5 objects is not detected. Our current observations are sensitive to IR luminosity of > 10^{38} erg s^{-1}, and the non-detection of SN 1962M excludes the existence of the shocked circumstellar dust for a high gas mass-loss rate of sim 10^{-4} Msun yr^{-1}. Observations of SNe at the transitional phase with future IR satellites will fill the gap of IR observations of SNe with the age of 10-100 years, and give a new opportunity to study the circumstellar and interstellar environments of the progenitor, and possibly dust formation in SNe.
WFST Supernovae in the First Year: II. SN 2024aedt: Systematical Study of a Transitional Type Ia Supernova
University of Science and Technology of China(中国科学技术大学);National Astronomical Observatory of Japan(日本国立天文台);Institute of Deep Space Sciences, Deep Space Exploration Laboratory(深空探测实验室深空科学研究所);Kyoto University(京都大学)
A New Multi-Dimensional General Relativistic Neutrino Hydrodynamics Code for Core-Collapse Supernovae II. Relativistic Explosion Models of Core-Collapse Supernovae
Strontium-84 Enrichments in Presolar Grains Provide First Evidence of p-process Nucleosynthesis in Core-collapse Supernovae
University of Louisiana at Lafayette(路易斯安那大学拉斐特分校);International Health Research Institute(国际健康研究所);Lawrence Livermore National Laboratory(劳伦斯利弗莫尔国家实验室);Konkoly Observatory, Research Centre for Astronomy and Earth Sciences, HUN-REN(孔科利天文台,匈牙利研究网络天文学与地球科学研究中心);CSFK, MTA Centre of Excellence(CSFK,匈牙利科学院卓越中心);NuGrid Collaboration(NuGrid合作组织);University of Bayreuth(拜罗伊特大学);Istituto Nazionale di Fisica Nucleare - Laboratori Nazionali del Sud(意大利国家核物理研究所南方实验室);Institute of Physics and Astronomy, ELTE, Eötvös Loránd University(罗兰大学物理与天文学研究所);School of Physics and Astronomy, Monash University(蒙纳士大学物理与天文学院);Clemson University(克莱姆森大学);Department of Geoscience, University of Wisconsin-Madison(威斯康星大学麦迪逊分校地质科学系);Washington University(华盛顿大学)
Normal or transitional? The evolution and properties of two type Ia supernovae in the Virgo cluster
University of Copenhagen(哥本哈根大学);INAF, Osservatorio Astronomico di Capodimonte(意大利国家天体物理研究所,卡波迪蒙特天文台);University of Queensland(昆士兰大学);University of Illinois at Urbana-Champaign(伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校);Institute for Astronomy, University of Hawaii(夏威夷大学天体物理研究所);Kavli Institute for Theoretical Physics, University of California, Santa Barbara(加州大学圣塔芭芭拉分校,卡弗里理论物理研究所);Las Cumbres Observatory(拉斯坎伯斯天文台);David A. Dunlap Department of Astronomy and Astrophysics, University of Toronto(多伦多大学,大卫A·邓普林天文学与天体物理学系)
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。
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。
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。
PUSHing Core-Collapse Supernovae to Explosions in Spherical Symmetry III: Nucleosynthesis Yields
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),可以再现各种爆炸前模型的核心坍缩超新星的许多特征。该方法是基于中微子驱动的机制,遵循崩溃,反弹和爆炸。我们的核合成预测模型有两个关键方面。首先,质量削减和爆炸能量同时出现在模拟中(确定每个恒星模型的铁族喷出物的数量)。第二,中微子和物质之间的相互作用被一致地包括在内(设置最里面的喷射物的电子分数)。在本文中,我们使用Ebinger等人(2018)成功的爆炸模型,其中包括两套太阳金属丰度的爆炸前模型,组合质量在10.8和120 M $_{\odot}$之间。我们进行系统的核合成研究,并预测详细的同位素产量。由此产生的$^{56}$镍喷出物是在总体上与正常的核心坍缩超新星的观测值。铁组产额也与贫金属恒星HD84937的丰度一致。我们还提出了一个比较我们的结果与观测趋势的α元素铁的比例。
Impact of neutrino pair-production rates in Core-Collapse Supernovae
在本文中,我们提出了一个仔细的研究中微子对生产的影响,核心坍缩超新星通过球对称,广义相对论模拟的两个不同的大质量恒星的祖先与能量依赖的中微子输运。我们探讨的影响和后果的基础微观物理和实施的辐射输运算法的超新星演化,中微子信号特性,和爆炸动力学。我们考虑了超新星中发现的两个主要中微子对产生过程,电子正电子湮没以及核子核子韧致辐射,并结合辐射输运算法中对这两个过程的简化和完整处理。我们发现,使用简化的处方定量影响中微子信号在10\%的水平和潜在的超新星动力学,因为我们显示的情况下,9.6 M $_\odot$祖。我们还表明,核子-核子韧致辐射相互作用的选择也可以对中微子信号产生定量的影响。一个自洽的处理与国家的最先进的微观物理的核心崩溃的精确模拟建议,但这里探讨的简化处理是计算要求较低,并在定性类似的演变结果。
Reducing Uncertainties in the Production of the Gamma Emitting Nuclei 26Al, 44Ti, and 60Fe in Core Collapse Supernovae by Using Effective Helium Burning Rates