ZTF18aalrxas: A Type IIb Supernova from a very extended low-mass progenitor
我们研究了ZTF 18 aalrxas,一个双峰IIb型核心坍缩超新星(SN)在Zwicky瞬态设施(ZTF)的科学验证过程中发现的。发现ZTF 18 aalrxas时,光辐射仍在向最初的冷却峰值(2天内为0.7等)上升。我们的观测包括多波段(紫外,光学)光变曲线,和光谱跨越从$\approx0.7$ d到$\approx180$ d过去的爆炸。我们使用基于Monte-Carlo的非局部热力学平衡(NLTE)模型,该模型精确地再现了$\rm ^{56}Ni$供电的辐射热光变曲线和我们的星云光谱。该模型用于约束SN的合成放射性镍质量(0.17 $\mathrm{M}_{\odot}$)和总喷出物质量(1.7 $\mathrm{M}_{\odot}$)。使用半解析扩展包络模型来模拟冷却排放,以约束爆炸时的祖半径($790-1050$ $\mathrm{R}_{\odot}$)。我们的星云光谱显示出与致密的星周介质(CSM)相互作用的迹象,并对这一光谱进行建模和分析,以约束在祖星包层中的氧喷射量($0.3-0.5$ $\mathrm{M}_{\odot}$)和氢总质量($\approx0.15$ $\mathrm{M}_{\odot}$)。ZTF 18 aalrxas的氧质量与低($12-13$ $\mathrm{M}_{\odot}$)零年龄主序列质量祖细胞一致。ZTF 18 aalr…
2019-03-21 astro-ph.HE
Exploring the Energy Sources Powering the Light Curve of the Type Ibn Supernova PS15dpn and the Mass-Loss History of the SN Progenitor
PS15 dpn是Pan-STARRS 1(PS1)发现的一颗快速上升的Ibn型超新星(SN)。以往的研究表明,它的热光变曲线(LC)不能用$^{56}$ Ni模型来解释。本文分别用$^{56}$ Ni模型、磁星模型、星周相互作用(CSI)模型和CSI + $^{56}$ Ni模型对PS15 dpn的测热LC进行了拟合。结果表明,$^{56}$ Ni模型能较好地拟合测辐射热LC,但其参数不符合实际;磁星模型、CSI模型和CSI + $^{56}$ Ni模型能较好地拟合测辐射热LC,且参数合理。考虑到已经证实了喷出物与CSM相互作用的发射谱线,以及大质量恒星爆炸产生的SNe可以合成适量的$^{56}$ Ni,我们认为CSI + $^{56}$ Ni模型是最有希望的。假设CSM是一个壳(风),则喷出物、CSM和$^{56}$ Ni的质量分别为$15.79_{-4.77}^{+5.44}$ M $_\odot$($14.18_{-1.64}^{+1.81}$ M $_\odot$)、$0.84_{-0.10}^{+0.13}$ M $_\odot$($0.88_{-0.12}^{+0.11}$ M $_\odot$)和$0.32_{-0.11}^{+0.11}$ M $_\odot$($0.16_{-0.08}^{+0.13}$ M $_\odot$)。推断出的喷出物质量与SNe Ibn…
2020-07-16 astro-ph.HE
The GALEX-PTF experiment: II. supernova progenitor radius and energetics via shock-cooling modeling
大质量爆炸恒星的半径和表面成分,以及单位质量的爆炸能量,可以通过对核心坍缩超新星(CC SNe)的早期紫外线观测来测量。我们提出的结果,同时\GALEX和Palomar瞬态工厂(PTF)搜索早期紫外线发射SNe。我们分析了五个CC SNe,我们获得了$NUV$测量之前,第一次地面$R$波段检测。我们介绍了SOPRANOS,一个新的最大似然拟合工具的模型与可变的时间有效性窗口,并使用它来拟合的\citet{SapirWaxman2017}冲击冷却模型的数据。我们报告了四个II型SN,其祖先半径在$R_*\approx600-1100R_\odot$范围内,冲击速度参数在$v_{s*}\approx 2700-6000 \,\rm km\,s^{-1}$范围内($E/M\approx2-8\times10^{50}\,\rm erg/M_\odot$),一个IIb型SN,其祖先半径在$R_*\approx210R_\odot$范围内,冲击速度参数在$v_{s*}\approx11000 \rm\, km\,s^{-1}$范围内($E/M\approx1.8\times10^{51}\,\rm erg/M_\odot$)。因此,我们的试验GALEX/PTF项目表明,一个专门的,系统的SN调查$NUV$波段,如宽场紫外探测器\textit{ULTRASAT}任务,是一个令人信服的方法来研究…
2020-11-24 astro-ph.HE
P13 an ULX that is a potential progenitor of merging BH-NS system
我们研究了最近在NGC 7793中发现的ULX源P13的未来演化。这个源被证明包含一个5-15 $M_{\odot}$黑洞和一个大质量18-23 $M_{\odot}$ B 9 Ia伴星,轨道为64天。对于低质量黑洞(5-10 $M_{\odot}$)和高质量伴星($\gtrsim 20 M_{\odot}$),预测该双星在不久的将来将开始一个共同的包线演化,并显著减小轨道间隔(6小时轨道)。这导致了一个高概率($\sim70\%$)的系统幸存的超新星爆炸,将形成一个中子星的伴星。大约三分之一幸存的BH-NS系统将在哈勃时间内合并,成为高频引力辐射源。我们估计,通过P13进化通道形成的具有先进LIGO/Virgo的BH-NS系统的检测机会在0.1年$^{-1}$的水平上,允许概率$0 ÷0.6$年$^{-1}$的范围很宽。这是对BH-NS合并率的第四次经验估计。
2016-01-12 astro-ph.HE
The Carnegie Supernova Project II. Early observations and progenitor constraints of the Type Ib supernova LSQ13abf
超新星LSQ 13 abf在爆炸后不久被拉西拉-奎斯特巡天发现,随后被CSP II在光学和近红外波长发现。我们的分析表明,LSQ 13 abf是在爆炸后两天内发现的,它的前10天演化揭示了B波段的光变曲线,光度突然下降。同时,V-波段光变曲线显示出朝向第一峰值的上升,而r-和i-波段光变曲线没有显示出早期峰值。LSQ 13 abf的早期光变曲线演化让人想起在SN 2008 D中观察到的爆炸后冷却阶段,并且两个物体之间的相似性持续了数周。在光谱上,LSQ 13 abf与SN 2008 D相似,天鹅座P He I的特征会随着时间的推移而增强。光谱能量分布构造从宽带测光,并通过拟合黑体(BB)函数的紫外光曲线的构造,和基本的BB-温度和BB-半径的配置文件进行了估计。爆炸参数估计同时拟合Arnett模型的UVOIR光变曲线和速度演变来自光谱特征,和冲击后爆发冷却模型的前两个时期的测热演化。这个组合模型表明爆炸能量为1.3x10 $^{51}$尔格,相对较高的喷出物质量为5.94 M $_{\odot}$,Ni质量为0.16 M $_{\odot}$,祖星半径为28.0 R $_{\odot}$。喷出物的质量表明,LSQ 13 abf的起源是一个大于25 M的$_{\odot}$ ZAMS祖先,其半径分别是SNe 2008 D和1999 ex观测结果的3倍和9倍。或者,对>20-25 M …
2019-11-11 astro-ph.HE
A Three-Dimensional Exploration of Magnetic Fields, Rotation, and Shock Revival in a $39 M_\odot$ Core-Collapse Supernova Progenitor
Stockholm University(斯德哥尔摩大学);Michigan State University(密歇根州立大学)
本研究通过三维水动力学和磁流体动力学模拟,探讨了快速旋转和强磁场在超新星冲击复兴和喷流形态中的作用,发现磁场和旋转能促进极性喷流的早期形成,但动力学仍保持非轴对称性。
2026-05-18 astro-ph.HE
The final core collapse of pulsational pair instability supernovae
我们提出了3D核心坍缩超新星模拟的大规模流行III祖星在过渡到脉动对不稳定制度。我们用LS 220、SFHo和SFHx状态方程模拟了两个初始质量分别为$85\,\mathrm{M}_{\odot}$和$100\,\mathrm{M}_\odot$的前体模型。$85\,\mathrm{M}_{\odot}$的前身经历了一个与核心坍缩同时发生的对不稳定脉冲,而$100\,\mathrm{M}_{\odot}$的前身在坍缩前$1\mathord,500$年已经经历了一系列的四个脉冲,在这些脉冲中,它喷出了它的H和He包层。$85\,\mathrm{M}_{\odot}$模型经历了激波复苏,然后由于数百毫秒内的持续吸积而延迟坍缩成黑洞(BH)。在SFHx模型中,初始爆炸的诊断能量可达$2.7\times10^{51}\,\mathrm{erg}$。由于金属核的高结合能,BH塌缩最终是不可避免的,但部分质量喷射是可能的。在模拟结束时,$100\,\mathrm{M}_\odot$模型还没有实现激波复苏或发生BH崩溃。所有的模型都表现出相对较强的引力波发射在高频g-模式发射带和低频。SFHx和SFHo模型显示出明显的辐射来自于吸积激波不稳定性。对于我们的模型,我们估计最大探测距离高达$\mathord{\sim}46\,\mathrm{kpc}$与LIGO和$\mathord{\sim} 85…
2021-02-26 astro-ph.HE
When and where did GW150914 form?
最近LIGO探测到的引力波(GW 150914)可能源自两个$\sim 30 M_\odot$黑洞的合并,这表明存在低金属量的祖星($[Z/Z_\odot] \lesssim 0.3$),这限制了GW 150914的祖星可能形成的时间和地点。我们结合估计的星系属性(金属丰度,恒星形成率和合并率)跨宇宙时间预测的低红移黑洞-黑洞合并率作为一个函数,今天的宿主星系质量,$M_\mathrm{gal}$,和形成红移的祖系统$z_\mathrm{form}$不同的祖金属丰度$Z_\mathrm{c}$。在$Z_\mathrm{c}=0.1 Z_\odot$,信号主要是由大质量星系中的双星与$z_\mathrm{form}\simeq 2$,与一个小的贡献,从双星周围形成的$z_\mathrm{form}\simeq 0.5$在矮星系。对于$Z_\mathrm{c}=0.01Z_\odot$来说,快速合并是可能的,并且在矮星中最近的恒星形成可能占主导地位。从合并的大质量黑洞的额外引力波探测将提供对质量金属丰度关系和大质量恒星形成在高红移的限制。
2016-07-28 astro-ph.HE
The quest for blue supergiants: binary merger models for the evolution of the progenitor of SN 1987A
我们提出了一个详细的,系统的恒星演化研究的二进制合并的蓝超巨星(BSG)的祖先II型超新星的结果。特别是,这些是第一个演化模型,可以同时再现SN 1987 A的祖先$\text{Sk}-69\,^{\circ}202$的几乎所有观测方面,例如它在HR图中的位置,三环星云中氦和氮的富集,以及它爆炸前的寿命。基于Podsiadlowski 1992 et al.和Podsiadlowski 2007 et al.提出的合并模型,由一颗主序星组成,在合并结束时,它完全溶解在主红超巨星的共同外壳中。我们经验性地探索大的初始参数空间,例如原发性质量($15\,\text{M}_{\odot}$、$16\,\text{M}_{\odot}$和$17\,\text{M}_{\odot}$)、继发性质量($2\,\text{M}_{\odot}$、$3\,\text{M}_{\odot}$、. $8\,\text{M}_{\odot}$)和不同的深度,在合并过程中,次级穿透初级的He核心。合并的恒星的演化一直持续到铁芯崩溃之前,并计算了84个超新星前模型($16\,\text{M}_{\odot}-23\,\mathrm{M}_{\odot}$)的表面性质。在所研究的参数空间内,大多数前超新星模型是紧凑的,热的BSG,有效温度$>12\,\text{kK}$和半径$30\,\text{R}_{\o…
2017-03-15 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Dusty Progenitor Star of the Type II Supernova 2017eaw
我们提出了NGC 6946中II型超新星(SN II)2017eaw的可能祖先星的爆炸前测光。我们使用哈勃太空望远镜(HST)的SN 2017eaw图像与HST和斯皮策太空望远镜(Spitzer)成像进行相对天体测量,找到与其位置一致的单点源。我们在$>$ 40个时期的HST和斯皮策成像中检测到了发现前12.9年到43天的祖星。虽然在这段时期的大部分时间里,前身星的光度大致保持不变,但在爆炸前的最后3年里,$\sim$的$4.5~μ$ m光度增加了20%。我们解释明亮的中红外发射作为周围的祖系统的星周尘埃的签名。利用爆炸前的光度测量并假设有星周尘埃,我们发现其前身星很可能是一颗具有$\log(L/L_{\odot}) = 4.9$和$T = 3350$ K的红超巨星,被具有$R = 4000~R_{\odot}$和$T = 960$ K的$>2\times10^{-5}~M_{\odot}$尘埃壳层所掩盖。通过与单星演化轨迹的比较,我们发现该恒星的初始质量为$13~M_{\odot}$,质量损失率为$2\times10^{-7}~M_{\odot}~\text{yr}^{-1}$,与SN II恒星的演化轨迹一致.
2018-06-01 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
How much H and He is "hidden" in SNe Ib/c? -- II. Intermediate-mass objects: a 22 M$_{\odot}$ progenitor case study
剥离包层超新星(英语:Stripped envelope supernovae)是核心坍缩超新星的一个子类,它显示了几个阶段的氢/氦壳剥离,这决定了超新星的类别:无氢/贫氦的超新星被归类为Ic型,贫氢/富氦的超新星被归类为Ib型,而富氢/富氦的超新星被归类为IIb型。只有恒星风剥离H/He需要显着更高的质量损失率比观察到的,而二进制涉及的质量转移通常可能不会剥离足以产生H/He免费SNe。Ib/c型SNe有时发现包括弱的H/He瞬变谱线,作为从剥离过程中留下的痕量H/He的产物。产生这些谱线所需的氢/氦的范围和质量尚不清楚。在这项工作中,一个22 M的$_{\odot}$祖模型被剥离的H/He壳在崩溃前的五个步骤,然后在四个爆炸能量爆炸。需要光学和近红外氦I线的氦识别不允许太多的他质量被隐藏在SE-SNE。增加CO核心上方的He质量延迟了O I 7774在早期光谱中的可见性。我们的SN Ib类模型能够再现一组观测到的SNe的光谱演化与合理的估计$E_\mathrm{k}$的准确性。我们的类SN Ⅱ b模型可以部分地再现低能观测到的SN Ⅱ b,但我们没有发现高$E_\mathrm{k}$的类SN Ⅱ b模型的观测比较。
2020-08-18 astro-ph.HE
Black hole hyperaccretion inflow-outflow model. I. long and ultra-long gamma-ray bursts
长持续时间的伽马射线暴(LGRB)和超LGRB(ULGRB)起源于类星体,在其中心可能形成一个新生的旋转恒星质量的黑洞(BH),周围环绕着一个巨大的吸积盘。在BH超吸积流入-流出模型和Blandford-Znajek(BZ)机制触发伽马射线暴(GRB)的情况下,BZ喷流的实际吸积速率远低于来自祖星的质量供给速率。用伽玛暴光度观测可以对祖星的特征进行约束,其结果超出了通常的预期。在静止坐标系中持续数秒到数十秒的LGRB可能来自太阳金属丰度($Z \sim 1~ Z_\odot$,其中$Z$和$Z_\odot$是祖星和太阳的金属丰度)、大质量($M \gtrsim 34 ~M_\odot$,其中$M$和$M_\odot$是祖星和太阳的质量)恒星或一些零金属丰度($Z \sim 0$)恒星。一小部分低金属丰度($Z \lesssim 10^{-2}~Z_\odot$)恒星,包括星族III恒星,可以产生超级伽玛暴,如伽玛暴111209 A。在静止帧中,持续时间小于几十秒的LGRB的比例超过40 $\%$,这不符合所要求的祖星类型的比例。这可能意味着中央引擎的活动时间尺度可能比观测到的即时发射阶段的时间尺度长得多,如X射线后期活动所示。或者,LGRB和ULGRB可以由毫秒磁星中央引擎提供动力。
2017-11-28 astro-ph.HE
Type Ib and IIb supernova progenitors in interacting binary systems
我们探索性质的Ib型和IIb型SN的祖先,在二进制系统中的稳定的质量转移产生的,使用一个新的网格的恒星演化模型,从初始的主要质量范围为10 - 18 $\mathrm{M_\odot}$在太阳和大麦云云金属丰度。我们发现蓝色和黄色的超巨星SN IIb的祖先(例如,SN 2008 ax、SN 2011 dh、SN 2016 gkg)具有小于约0.15 $\mathrm{M_\odot}$的氢包封质量,这主要是由于具有相对低的初始质量和/或低金属度的早期情况B质量转移。红超巨星(RSG)SN IIb祖星(例如,SN 1993 J,SN 2013 df)是通过晚期情况B质量转移产生的,并具有更大质量的氢包层($M_\mathrm{H,env} > 0.15~\mathrm{M_\odot}$)。SN Ib祖细胞主要由早期Case B质量转移产生。我们的模型预测,在我们考虑的初始质量范围内,SN IIb祖细胞在光学($-8.0 \lesssim M_\mathrm{V} \lesssim -5.0$)方面比大多数SN Ib祖细胞($M_\mathrm{V} \gtrsim -5.0$)系统地更发光。然而,SN Ib iPTF 13 bvn的光学明亮祖先(即,$M_\mathrm{V} \simeq -6.5$)可以很好地解释为最终质量为$\sim 3.0~\mathrm{M_\odot}$…
2017-01-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Core-collapse supernova from a possible progenitor star of 100 M$_{\odot}$
在这项工作中,我们研究了大质量恒星的合成爆炸。我们选取一颗100 M的$_{\odot}$零年龄主序星,利用{ \tt MESA}对其进行演化,直到发生核心坍缩。然后,使用公开可用的恒星爆炸代码{ \tt STELLA}对得到的恒星模型进行爆炸。{ \tt STELLA}的计算结果为我们提供了辐射热光变曲线和光球速度演化以及超新星的其他物理性质。本文探讨了氢包层对超新星光变曲线的影响。我们还探讨了不同数量的镍质量的存在下,从这样的沉重的祖先,对他们的热光变曲线和光球速度的超新星的爆炸能量的变化的效果。
2022-05-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
The progenitors and circumstellar environments of stripped-envelope interacting supernovae from BPASS
University of Warwick(华威大学);University of Auckland(奥克兰大学)
本研究利用BPASS模型探究SEISNe的前身星与CSM,发现仅双星周盘场景可复现观测到的SEISNe特征,明确了相关前身星的质量与金属丰度范围,并指出需特定射电观测来约束双星周盘性质。
2026-08-04 astro-ph.HE
Luminosity distribution of Type II supernova progenitors
我为你们展示祖先的光辉($L$),直接从祖星光度测量和热辐射校正技术计算,或间接从祖星光度和[OI] $λλ$ 6300,6364线光度之间的经验相关性,自爆炸后350 d,$^{56}$ Ni质量,或爆炸后50 d的绝对$V$波段震级。为了校准这些相关性,我使用了12个SNe II,其原始光度是从原始光度测量得到的。我发现,上述的相关性是强大的,统计上显着的,并允许估计祖光度的精度在20%和24%之间。我校正SN样本的选择偏差和定义一个子样本的112 SNe II与祖光度之间的$\log(L/L_{\odot})=4.6$ dex,对应于完整性限制的校正后的样品,和最大观测到的祖光度的$\log(L/L_{\odot})=5.091$ dex。这个子样本的光度分布与LMC、SMC、M31和M33中的红超巨星(RSG)的光度分布在统计上是一致的,它们带有$4.6\leq\log(L/L_{\odot})\leq5.091$。这支持SN II祖细胞对应于RSG。相对于在RSG光度分布中观察到的,SN II祖细胞明显缺乏$\log(L/L_{\odot})>5.1$ dex,这被称为RSG问题,在$5.2\pm0.5\,σ$水平上是显著的。
2022-07-02 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The lowest metallicity type II supernova from the highest mass red-supergiant progenitor
红超巨星已经被证实是大多数富氢II型超新星的祖先。然而,虽然这些恒星的质量大于25 M $_\odot$,但探测到大于18 M $_\odot$的祖先仍然难以捉摸。红超巨星也有望在所有金属丰度下形成,但从低金属丰度祖先爆发的发现很少。在这里,我们报告的II型超新星,SN 2015 bs的观测,我们推断的祖先金属丰度$\leq$ 0.1 Z $_\odot$通过比较光球相光谱模型,和零年龄主序列质量17- 25 M $_\odot$通过比较星云相光谱模型。SN 2015 bs显示出正常的“平台”光变曲线形态和典型的光谱特性,暗示着它是一颗红超巨星的前身。这是第一个这样的高质量祖先的“正常”II型超新星的例子,表明高质量红超巨星爆炸和低金属量祖先之间的联系。
2018-05-11 astro-ph.HE astro-ph.SR
Novel Model of an Ultra-stripped Supernova Progenitor of a Double Neutron Star
最近发现的双中子星(DNS)合并和超剥离超新星(SNe)提出了它们的起源和联系的问题。我们提出的第一个一维模型的DNS祖系统计算自洽,直到一个超剥离的铁芯崩溃。我们应用\texttt{MESA}程序从一个由$1.35\;M_\odot$ NS和$3.20\;M_\odot$零年龄主序星组成的后共包络双星开始,通过Case~BB Roche瓣溢出继续模拟,直到坍缩的铁芯的下落速度超过$1000\;{\rm km\,s}^{-1}$。这颗爆炸恒星的总质量为$\sim 1.90\;M_\odot$,由$\sim 0.29\;M_\odot$富氦包层、$\sim 1.61\;M_\odot$的CO核心和$\sim 1.50\;M_\odot$的富铁核心组成。由此产生的第二个出生的NS估计质量为$\sim 1.44\;M_\odot$,我们讨论了后SN系统的命运,以及第一个出生的NS的温和回收。根据初始条件,这一系列系统预计将重现LIGO网络检测到的DNS合并。
2021-10-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Pre-Explosion Mass Distribution of Hydrogen-Poor Superluminous Supernova Progenitors and New Evidence for a Mass-Spin Correlation
尽管有迹象表明超亮超新星(SLSNe)起源于大质量的祖先,但由于缺乏统一的统计样本,迄今为止无法详细了解祖先的质量分布。在这里,我们提出并分析了爆炸前的质量分布的氢贫SLSN祖确定从统一建模的光变曲线的62个事件。我们构造的分布,总结每个事件的喷出物质量后验,使用磁星光变曲线模型在我们以前的作品(和使用标称中子星残余质量)。所得分布跨越$3.6-40$ M $_{\odot}$,在较低质量处急剧下降,并且最适合于由$3.6-8.6$ M $_{\odot}$处的${\rm d}N/{\rm dlog}M \propto M^{-0.41 \pm 0.06}$和$8.6-40$ M $_{\odot}$处的$\propto M^{-1.26 \pm 0.06}$描述的破幂律。我们发现,观测的选择效应不能解释分布的形状。相对于Ib/c型超新星,SLSN的质量分布延伸到更大的质量,并具有不同的幂律形状,可能表明磁星的形成允许更多质量的恒星爆炸,因为一些旋转能量加速了喷出物。比较SLSN分布与预测从单一和双星演化模型,我们发现,二元模型的金属丰度的$Z\lesssim 1/3$ Z $_{\odot}$是最好的能够再现其广泛的形状,在协议的偏好SLSNe低金属丰度环境。最后,我们发现了爆炸前的质量和磁星初始自旋周期之间的相关性,其中SLSNe具有低质量的自旋较慢,这一趋势与快速旋转的碳氧星…
2020-02-21 astro-ph.HE
The explosion of 9$-$29$M_\odot$ stars as Type II supernovae : results from radiative-transfer modeling at one year after explosion
我们从最先进的爆炸模型出发,通过详细的核合成计算,提出了一组一年前II型超新星(SNe)辐射传输的非局域热力学平衡稳态计算。这个网格覆盖了初始质量在9到29 $M_{\odot}$之间的单星祖先,它们都是在太阳金属丰度和忽略自转的情况下用开普勒演化的。[OI] $λλ$ $6300,6364$线通量通常随祖细胞质量而增长,而H $α$表现出同样强的相反趋势。[CaII] $λλ$ $7291,\,7323$的强度在低$^{56}$ Ni质量、低爆炸能量或结块时增加。这CaII双峰,主要形成在爆炸产生的Si/S区,依赖于祖质量很少,但可能会加强,如果Ca $^+$占主导地位的H-丰富的发射区或如果Ca是丰富的O-丰富的区域。事实上,Si-O壳层合并之前,核心崩溃可能会提高钙双在OI双的代价,因此可能会模仿金属线强度较低的质量祖。我们发现,$^{56}$镍泡效应具有微弱的影响,可能是因为它太弱,导致在各个发射区的电离位移。我们的模拟结果与观测到的SNe II(包括SN 2008 bk)(例如,9 $M_{\odot}$型号)、SN 2012 aw(12 $M_{\odot}$型号)、SN 1987 A(15 $M_{\odot}$型号)或SN 2015 bs(25 $M_{\odot}$型号,无Si-O壳融合)。SNe II与窄线和低$^{56}$ Ni质量很好地匹配的9 $-$ 11…
2021-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Type Ic Supernova of a 22 $\text{M}_{\odot}$ Progenitor
Ic型超新星(英语:Type Ic supernovae,缩写为SNe Ic)是一种在光谱中没有氦或氢谱线的超新星。它们的祖先被认为是在大质量恒星演化过程中形成的裸露的碳氧核心,这些恒星在坍缩前的某个时候被剥离了氢和氦的外壳。SNe Ic呈现一系列的光度和光谱特性,从具有宽谱线的发光GRB-SNe到具有窄谱线的发光事件。模拟SNe\,Ic揭示了动能、喷出物质量和$^{56}\text{Ni}$质量的广泛范围。为了探索这种多样性以及它是如何产生的,光变曲线和光谱是从最初的22个$\text{M}_{\odot}$祖先爆炸后的喷出物中计算出来的,这些祖先被人为地剥离了氢和氦的外壳,产生了$\sim$ 5 $\text{M}_{\odot}$的裸露的CO核心,导致了$\sim$ 4 $\text{M}_{\odot}$的喷出质量,这是SNe Ic的平均值。使用四种不同的爆炸能量,覆盖了观测到的SNe范围。最后,$^{56}\text{Ni}$和其他元素人工混合在喷出物中使用两个近似值,以确定元素分布如何影响光变曲线和光谱。不同爆炸能量和混合程度的组合产生的光谱大致复制了SNe Ic的近峰光谱特征的分布。高爆炸能量与广泛的混合相结合可以产生红色,宽线光谱,而最小的混合和较低的爆炸能量产生蓝色,窄线光谱。
2020-01-29 astro-ph.HE astro-ph.SR
The `Red Supergiant Problem': the upper luminosity boundary of type-II supernova progenitors
通过比较红超巨星(RSG)超新星祖先的性质与现场RSG的性质,已经声称不存在光度$L$高于$\log(L/L_\odot) > 5.2$的祖先。这与$\log(L/L_\odot) = 5.5$上RSG的经验光度上限相矛盾,这一结果被称为“红超巨星问题”。这被解释为黑洞形成的质量阈值上限的证据。本文比较了麦哲伦云中RSG SN祖星的观测光度和RSG $L$分布。我们的研究结果表明,在目前的样品中没有明亮的SN II-P/L祖细胞,至少可以部分地解释由陡峭的$L$ -分布和小样本量,和红超巨星问题的统计意义是1-2 $σ$之间。其次,我们模拟的II-P/L祖细胞的亮度分布作为一个简单的幂律的上限和下限的截止,并找到一个亮度上限为$\log(L_{\rm hi}/L_\odot) = 5.20^{+0.17}_{-0.11}$(68\%的信心),虽然这增加到$\sim$ 5.3,如果一个固定的幂律斜率是从理论上的论点预期。结果再次指出了RSG问题在$\sim 2 σ$中的重要性。在所有祖先都是单星演化的结果的假设下,这对应于$M_{\rm hi} = 19.2{\rm M_\odot}$、$\pm1.3 {\rm M_\odot (systematic)}$、$^{+4.5}_{-2.3} {\rm M_\odot}$(随机)的父分布的质量上限(68\%置信限)。
2020-01-16 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Nucleosynthesis in 2D Core-Collapse Supernovae of 11.2 and 17.0 M$_{\odot}$ Progenitors: Implications for Mo and Ru Production
核心坍缩超新星是银河系历史上第一个重元素污染源。因此,重要的是研究其喷出物的核组成,并了解它们对祖细胞结构的依赖性(例如,质量、致密性、金属性)。在这里,我们提出了一个详细的核合成研究的基础上,两个长期的,二维的核心坍缩超新星模拟的11.2 M的$_{\odot}$和17.0 M的$_{\odot}$星。我们发现,在这两种模型中,核远远超出了铁组(高达$Z \approx 44$)可以产生,并详细讨论了p核$^{92,94}$ Mo和$^{96,98}$ Ru的核合成。虽然我们在两个模拟中观察到在稍微富中子的条件下产生$^{92}$ Mo和$^{94}$ Mo,但$^{96,98}$ Ru只能通过$ν$ p过程有效地产生。此外,在$ν$ p-过程中Ru的产生在很大程度上取决于喷出物中非常富含质子的材料的存在。当比较这些同位素在太阳系和太阳前颗粒中的丰度比时,这种生产机制的解开产生了有趣的后果。
2017-08-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
SN 2016iyc: A Type IIb supernova arising from a low-mass progenitor
在这项工作中,对一颗非常低光度的IIb型超新星(SN)2016 iyc进行了光度和光谱分析。SN 2016 iyc位于类似超新星(SNe)分布的暗端附近。考虑到SN 2016 iyc的低质量($M_{\rm ej}$)和低质量($M_{\rm Ni}$),结合SN 2016 iyc位于暗端附近,利用MESA程序对SN 2016 iyc可能的祖先星9 - 14 M $_{\odot}$零龄主序星(ZAMS)进行了一维恒星演化模型计算.此外,合成爆炸的祖模型已被模拟使用的流体动力学演化程序STELLA和SNEC。通过质量在12 - 13 M $_{\odot}$范围内、具有超新星前半径$R_{\mathrm{0}} =$的ZAMS星的合成爆炸产生的热光度光变曲线和光球速度(240 - 300)R $_{\odot}$,含$M_{\rm ej} =$(1.89 - 1.93)M $_{\odot}$,爆炸能量$E_{\rm exp} = $(0.28 - 0.35)$\times 10^{51}$ erg和$M_{\rm Ni} < 0.09$ M $_{\odot}$与观测值符合较好;因此,SN 2016 iyc很可能是从接近SN IIb质量下限的一个母星爆炸的。最后,SN 2016 gkg和SN 2011 fu的爆炸的流体动力学模拟也进行了比较中间和高光度的例子之间的研究SNe II…
2022-09-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Three-Dimensional Simulations of Neutrino-Driven Core-Collapse Supernovae from Low-Mass Single and Binary Star Progenitors
我们提出了一套7个三维超新星模拟的非旋转低质量的祖使用多群中微子输运。我们的模拟涵盖了单星祖先与零年龄的主序质量之间的$9.6 M_\odot$和$12.5 M_\odot$和(超)剥离信封的祖先与初始氦核心质量之间的$2.8 M_\odot$和$3.5 M_\odot$。我们发现爆炸能量在$0.1\,\mathrm{Bethe}$和$0.4\,\mathrm{Bethe}$之间,在模拟结束时仍在上升。虽然能量低于典型事件,但我们的模型与低质量祖细胞能量较低的爆炸的观测结果是相容的。在我们的六个模型中,质量流出率已经超过了原中子星的吸积率,致密残骸的质量和角动量已经接近它们的最终值,排除了以后回落的可能性。虽然原中子星仍然被不对称喷出物的引力牵引加速,但可以外推加速以获得最终反冲速度的估计。我们得到了在$1.22 M_\odot$和$1.44 M_\odot$之间的引力中子星质量,在$11\, \mathrm{km}\, \mathrm{s}^{-1}$和$695\, \mathrm{km}\, \mathrm{s}^{-1}$之间的反冲速度,以及从$20\, \mathrm{ms}$到$2.7\,\mathrm{s}$的自旋周期,这表明在中微子驱动的范例中可以自然地获得典型的中子星诞生特性。我们发现爆炸能量和反冲速度之间存在松散的相关性。没有迹象表明自旋反冲对齐,但反冲速度和中子…
2018-11-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Flavor Conversion Enhances or Suppresses Supernova Explodability Independent of the Progenitor Mass
Niels Bohr International Academy and DARK, Niels Bohr Institute, University of Copenhagen(哥本哈根大学尼尔斯·玻尔研究所)
通过球对称核心坍缩超新星模拟,研究味转换在不同质量前身星中通过改变加热/冷却区域来增强或抑制激波复活效率,发现味转换位置、前身星性质和核状态方程共同决定爆发命运。
2026-08-19 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
SN 2013df, a double-peaked IIb supernova from a compact progenitor and an extended H envelope
本文介绍了IIb型SN 2013 df在爆炸后几天到大约250天的光学观测结果。这些观测结果得到了\textit{SWIFT}在爆炸后60天内进行的紫外线光度测定的补充。双峰光学光变曲线与SNe 1993 J和2011 fu相似,但下降和上升速率不同。根据测辐射热光变曲线的模拟,我们估计出在爆炸中合成的$^{56}$ Ni的总质量为$\sim0.1$ M $_{\odot}$,而喷出物质量为$0.8-1.4$ M $_{\odot}$,爆炸能量为$0.4-1.2 \times 10^{51}$ erg。此外,我们还估计了从$64-169$ $R_{\odot}$开始的祖细胞半径的下限。光谱演化表明SN 2013 df有一个类似于SN 1993 J($\sim 0.2$ M $_{\odot}$)的氢包层。星云光谱中的谱线轮廓表明,爆炸是不对称的,喷出物中存在团块,而[O\,{ \sc i}] $λ$ $λ$ $6300$,$6364$光度可能表明SN 2013 df的祖先是一颗相对低质量的恒星($\sim 12-13 $ M $_{\odot}$)。
2014-09-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probing the Final-stage Progenitor Evolution for Type IIP Supernova 2017eaw in NGC 6946
我们基于爆炸前的图像和爆炸后立即获得的早期观测结果,详细分析了NGC 6946中IIP型超新星2017 eaw的祖先属性。在2016年哈勃太空望远镜(HST)拍摄的发现前图像中,可以在SN位置识别出一颗不寻常的红色恒星,M $_{F814W}$ = $-$ 6.9等,m $_{F606W}$ $-$ m $_{F814W}=$ 2.9 $\pm$ 0.2等。观测到的这颗恒星的光谱能量分布覆盖了0.6-2.0 $\ \mathrm{μm}$的波长,与温度约为3550 K的M4型红超巨星(RSG)的光谱能量分布相匹配。这些结果表明SN 2017 eaw具有初始质量为12 $\pm$ 2 M $_\odot$的RSG祖先。这颗恒星的F814 W波段绝对星等从2004年的7.2等演化到2016年的6.9等。然而,这种调光效应对于处于氖/氧燃烧阶段的RSG来说是不可预测的,此时其亮度应该适度增加。SN 2017 eaw在发现后几小时拍摄的光谱清楚地显示了一个狭窄的H $_α$发射特征,被$\sim$蓝移了160 km s $^{-1}$。这一狭窄的成分在两天后拍摄的光谱中消失了,表明存在一个拱星物质(CSM)壳(即,距离为$<$ 2.1-4.3 $\times$ 10 $^{14}$ cm)。结合推断的距离和CSM的膨胀速度,我们认为SN 2017 eaw的前身应该在爆炸前1-2年经历了剧烈…
2019-02-17 astro-ph.HE
Analyses of Hydrogen-stripped core-collapse supernovae using MOSFiT and MESA based tools
在这项工作中,我们使用两个公开可用的分析工具来研究四个氢(H)-剥离核心-坍缩超新星(CCSNe),即SN 2009 jf,iPTF 13 bvn,SN 2015 ap和SN 2016 bau。我们使用瞬态模块化开源拟合器({ \tt MOSFiT})对多波段光变曲线进行建模。{ \tt MOSFiT}分析分别显示SN 2009 jf、iPTF 13 vn、SN 2015 ap和SN 2016 au的$0.80_{-0.13}^{+0.18}$ M $_{\odot}$、$0.15_{-0.09}^{+0.13}$ M $_{\odot}$、$0.19_{-0.03}^{+0.03}$ M $_{\odot}$和$0.19_{+0.02}^{-0.01}$ M $_{\odot}$的喷出物质量(log M $_{ej}$)。后来,恒星天体物理学实验模块({ \tt MESA})被用来构建从主序前到核心坍缩的恒星模型,这些恒星可能是这些H剥离的CCSNe的祖先。基于文献,我们将12 M $_{\odot}$ ZAMS星建模为iPTF 13 vn、SN 2015 ap和SN 2016 bau的可能祖先,而将20 M $_{\odot}$ ZAMS星建模为SN 2009 jf的可能祖先。恒星工程和模型在其生命周期的各个阶段的物理特性的一瞥已经展示了这些分析线程的有用性,以详细了解几类瞬态…
2022-05-31 astro-ph.HE
Wave-driven outbursts and variability of low-mass supernova progenitors
在相当数量的核心坍缩超新星中,早期的相互作用表明可能由祖星爆发产生的致密星周介质(CSM)。波驱动的质量损失是产生这些特征的可能机制,先前的工作表明这种机制对于低质量($ \sim \! 11 \, M_\odot$)SN祖细胞是最有效的。使用一维流体动力学模拟与MESA,我们研究了这种波加热的质量$M_{\rm ZAMS} = 10-13\, M_{\odot}$ SN祖细胞的影响。这个范围包括经历半简并、中心氖燃烧和更简并、偏离中心氖点火的恒星。我们发现,中央Ne点火在$M_{\rm ZAMS} = 11\, M_{\odot}$产生一个强烈的波加热,传输$\sim10^{47}$尔格的能量在核心崩溃前$10$年,而其他群众经历较小的波加热水平。在我们的任何模型中,波浪加热都不会在流体动力学上驱动质量损失,并且不太可能自行产生非常大的CSM。然而,波加热可以导致大的径向膨胀(超过一个数量级),光球冷却,亮度增亮高达$\sim 10^6\, L_{\odot}$在氢缺乏的剥离恒星模型。一些Ib/c型的祖细胞在生命的最后几年可以彻底改变它们的外观,视觉波段的亮度增加了近3个马格西。此外,与近距离伴星的相互作用可能会导致强烈的质量损失,这对Ibn型和其他相互作用驱动的SNe有影响。
2022-05-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
A Diversity of Wave-driven Pre-supernova Outbursts
许多核心坍缩的超新星祖先显示出增强的前超新星(SN)质量损失和爆发的迹象,其中一些可能是由祖先恒星内的波能传输提供动力的。根据恒星的结构,由后期核燃烧驱动的对流激发波可以将大量能量从核心带到包层,在那里波能以热量的形式消散。我们研究波能量传输的过程中,单星SNe祖细胞与质量之间的$11-50 M_{\odot}$。利用MESA的恒星演化模拟,我们计算了恒星演化到核心坍缩时产生的波功率以及传输到恒星包层的波功率。这些模型通过结合更现实的波浪谱和非线性阻尼效应来改进先前的努力,与先前的工作相比,将我们的波浪加热估计减少了$\sim$ 1个数量级。我们发现,在氧/氖燃烧过程中激发的波通常在典型的($M < 30 M_\odot$)SN祖细胞的核心崩溃前0.1-10年传输$10^{46-47}$ erg的能量。高质量的祖细胞通常可以在氧/氖燃烧过程中传递$\sim 10^{47-48}$ erg的能量,但这往往发生在较晚的时间,大约在核心坍塌前0.01-0.1年。在经历半简并氖点火的低质量SN祖星($M \lesssim 12 M_\odot$)和表现出对流壳层合并的高质量祖星($M \gtrsim 30 M_\odot$)中,SN前爆发可能最为明显。
2020-11-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Red Supergiant Progenitor of Type II Supernova 2024ggi
本文结合HST与Spitzer爆炸前观测,证认SN 2024ggi的前身星为约13 M⊙的红超巨星,并发现其爆炸前数年质量损失显著增强。
2024-05-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
The progenitor of binary millisecond radio pulsar PSR J1713+0747 (Research Note)
PSR J1713+0747是一个双星系统,由一颗自转周期为4.57 ms的毫秒射电脉冲星和一颗周期为67.8天的低质量白矮星伴星组成。使用广义相对论夏皮罗延迟,WD和脉冲星组件的质量以前被发现是$0.28\pm 0.03 M_{\odot}$和$1.3\pm 0.2 M_{\odot}$(68%的置信度),分别。标准的双星演化理论认为PSR J1713+0747是从一颗低质量X射线双星(LMXB)演化而来。在这里,我们测试这个假设。我们使用二进制演化代码和WD演化代码来计算LMXB的演化序列,这些序列可能导致PSR J1713+0747等二进制毫秒射电望远镜。在质量交换过程中,质量传递是非保守的。由于热不稳定性和粘性不稳定性在吸积盘中发展,中子星只吸积了一小部分进入的物质。我们发现PSR J1713+0747的前身星可以被模拟为一个LMXB,其中包括一颗质量为$1.3-1.6 M_{\odot}$的施主星,初始轨道周期为2.40 ~ 4.15天。如果WD的冷却时标为8 Gyr,则其当前有效温度在3870 ~ 4120 K之间,略高于观测值。我们估计表面重力为${\rm Log} (g) \approx 7.38 - 7.40$。
2011-01-27 astro-ph.HE
Three-Dimensional Supernova Explosion Simulations of 9-, 10-, 11-, 12-, and 13-M$_{\odot}$ Stars
利用最新的核心坍缩超新星(CCSN)程序F{ \sc{ornax} },我们模拟了9-、10-、11-、12-和13-M $_{\odot}$星核心从坍缩开始的三维动力学演化。8-M $_{\odot}$到13-M $_{\odot}$的恒星约占所有大质量恒星的50%,因此该质量范围的爆炸潜力对CCSNe的整体理论很重要。我们发现9-、10-、11-和12-M $_{\odot}$模型在3D中容易爆炸,但13-M $_{\odot}$模型不容易爆炸。根据这些发现,以及质量稍大的祖星似乎会爆炸\citep{vartanyan2019}的事实,我们认为,对于非旋转的祖星,在12-M $_{\odot}$到14-M $_{\odot}$附近的爆炸性存在差距。有利于爆炸的因素是失速激波后面的湍流,由于中微子-物质吸收和中微子-物质散射引起的能量转移,中微子-核子散射率的多体修正,以及先驱体中尖锐的硅-氧界面的存在。我们的3D爆炸模型通常具有偶极结构,两个不对称的爆炸叶被一个狭窄的腰部分开,物质暂时继续增生。这个过程维持了驱动中微子的光度,同时部分地将物质从膨胀的叶瓣中分流出来,从而适度地促进了爆炸。所有3D爆炸的形态特征在于具有一系列低阶谐波模式的多个气泡结构。虽然CCSN理论还有很多工作要做,但文献中的这些结果和其他结果表明,至少对于这些低质量的祖先,超新星理论正在收敛到一个可信的解决方…
2019-03-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Final compact remnants in core-collapse supernovae from 20 to 40 $M_\odot$: the lower mass gap
X射线双星观测表明,在$\sim 2-5 ~M_\odot$范围内的致密天体质量稀少,即“低质量间隙”。引力波探测已经解锁了另一种质量测量方法,aLIGO/Virgo已经在间隙中观察到了一些候选者。我们重新回顾了具有不同初始爆炸能量的$\sim 20-40~M_\odot$祖星的核心坍缩超新星(CCSNe)的数值模拟。因此,较低的爆炸能量自然会导致低金属性祖先更有效的回退吸积,然后CCSNe中心的新生黑洞(BH)可以逃离间隙,但中子星不能轻易坍缩成间隙中的BH;然而,太阳金属性祖先的最终残余物会粘在间隙中。如果我们考虑到只有剧烈的CCSNe才能被观测到,而那些具有较低爆炸能量的CCSNe是普遍存在的,那么较低的质量间隙就可以合理地建立起来。缺口的宽度和深度主要取决于CCSN的初始爆炸能量和金属丰度。人们可以预期,未来对致密天体的多信使观测将描绘出间隙的形状,这可能会限制CCSNe及其祖先的性质。
2021-06-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Observations and Spectral Modelling of the Narrow-Lined Type Ic SN 2017ein
SN 2017 ein是一个窄线的Ic型SN,在超新星爆发前的图像中,它与螺旋星系NGC 3938的表面上的点状源共享一个位置,使SN 2017 ein成为第一个可信的Ic型祖先探测器。文献中的结果表明,这个点状源很可能是60-80 M $_{\odot}$的大质量祖先,这取决于源是双星、单星还是致密星团。使用新的光度和光谱数据收集了200天,包括几个星云光谱,我们生成一个一致的模型,涵盖光球和星云阶段使用蒙特卡罗辐射传输代码。光球相位模型发现,喷出的质量为1.2-2.0 M $_{\odot}$,$E_\mathrm{k}$为$\sim(0.9 \pm0.2)\times 10^{51}$ erg,从星云光谱中发现的$^{-1}$低于5000 km/s的物质约为1 M $_{\odot}$。光球和星云相位模型都表明$^{56}$ Ni的质量为0.08-0.1 M $_{\odot}$。模拟星云光谱中的[ \OI ]发射特征表明,最里面的喷出物是不对称的。模拟结果支持16-20 M $_{\odot}$的低质量祖先,这与超新星前衍生的高质量祖先不一致。这种矛盾可能是由于前超新星源不代表实际的祖先。
2021-01-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Contribution of neutrino-dominated accretion flows to cosmic MeV neutrino background
本文基于核心坍缩超新星模拟,研究中微子主导吸积流对宇宙MeV中微子背景的贡献,发现背景通量主要由初始爆炸能量和前身星金属丰度决定,未来大型探测器有望探测到该信号。
2024-03-25 astro-ph.HE
The peculiar Ca-rich SN 2019ehk: Evidence for a Type IIb core-collapse supernova from a low mass stripped progenitor
附近星系M100中奇特的“富钙”SN 2019 ehk的性质仍然不清楚。它的起源一直在争论,要么是剥离的核心坍缩超新星,要么是热核氦爆炸事件。在这里,我们提出了非常晚的时间测光的瞬态获得的凯克我望远镜在$\approx280$天从峰值光。利用测光法对同时期的星云相位谱进行精确的通量定标,在不确定的消光范围内沿视线方向测量了$(0.19-1.08)\times10^{38}$ erg s $^{-1}$的[O I]光度和$(2.7-15.6)\times10^{38}$ erg s $^{-1}$的[Ca II]光度。我们使用这些测量来推导合成的氧质量的下限$\approx0.004-0.069$ M $_\odot$。氧质量是一个敏感的示踪剂的祖质量的核心坍缩超新星,我们的估计是一致的爆炸非常低质量的CO核心的$1.45-1.5$ M $_\odot$,对应于He核心质量的$\approx1.8-2.0$ M $_\odot$。我们提出了高质量的峰值光光谱的瞬态和突出的特点,氢在早期(“闪光”)和光球相光谱,这表明存在的$\gtrsim0.02$ M $_\odot$的氢在祖在爆炸的时候。在星云阶段,H的存在以及[Ca II]/[O I]的大比值($\approx10-15$)与SN 2019 ehk是一颗IIb型核心坍缩超新星的一致性,它来自剥离的低质量($\approx9-9.…
2021-01-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational Waves as a Probe of Core Collapse Supernova Progenitor Structure
University of Tennessee(田纳西大学);Oak Ridge National Laboratory(橡树岭国家实验室);Florida Atlantic University(佛罗里达大西洋大学)
本研究通过引力波信号探讨核心塌缩超新星前身星内部结构,发现更紧凑的前身星在引力波特征和能量释放上有显著差异。
2025-11-26 astro-ph.HE
Systematic Features of Axisymmetric Neutrino-Driven Core-Collapse Supernova Models in Multiple Progenitors
本文综述了基于各向同性扩散源近似的中微子输运模型对二维超新星核心坍缩的模拟。我们研究了从$10.8 M_{\odot} $到$75.0 M_{\odot} $的101个太阳金属丰度、247个超贫金属和30个零金属祖先。使用总共378个祖细胞,我们系统地研究了这些多个祖细胞的结构差异如何影响流体动力学演化。通过跟踪反弹后超过1.0 s的长期演化,大多数计算模型在反弹后$\sim$ 200 - 800 ms表现出中微子驱动的停滞反弹激波的复苏,导致爆炸的可能性。推动边界的期望在以前的一维(1D)的研究,我们的研究结果证实,紧凑性参数$ξ$的结构特征的祖也是一个关键,在2D诊断中微子驱动的爆炸的属性。具有高$ξ$的模型经受来自吸积物质到失速激波上的高冲压压力,这影响了在中微子驱动的对流和静止吸积激波不稳定性的影响下的激波膨胀和质子中子星的质量的后续演化。结果表明,当$ξ$较高时,模型的吸积光度变高,从而使诊断爆炸能量的增长率更高,合成的镍质量也更大。我们发现,这些爆炸特性往往表现出单调增加的紧凑性参数$ξ$的函数。
2015-07-28 astro-ph.HE
The Type IIb Supernova 2013df and Its Cool Supergiant Progenitor
我们获得了NGC 4414中超新星2013 df的早期测光和谱学结果。SN显然是IIb型,与SN 1993 J有显著的相似之处。从它在次极大光下的光度来看,SN 2013 df爆炸中合成的$^{56}$ Ni($\lesssim 0.06\ M_{\odot}$)似乎比SN IIb 1993 J、2008 ax和2011 dh少。根据光变曲线的比较,SN 2013 df的前身在爆炸前的半径一定比SN 1993 J的前身更大。SN 2013 df的总灭绝估计为$A_V=0.30$ mag。SN位置的金属丰度可能是太阳的。我们用哈勃空间望远镜(HST)的机会目标3号宽视场相机对SN进行了观测,并将这些新观测结果与爆炸前14年获得的宿主星系的HST观测结果进行了精确比较,我们已经确定SN 2013 df的前身是一颗黄色超巨星,比正常II型高原SN的红色超巨星前身稍热。从观测到的光谱能量分布来看,假设光由一颗恒星主导,其前身的有效温度为$T_{\rm eff} = 4250 \pm 100$ K,辐射热光度为$L_{\rm bol}=10^{4.94 \pm 0.06}\ L_{\odot}$。这导致有效半径$R_{\rm eff} = 545 \pm 65\ R_{\odot}$。这颗恒星的初始质量可能在13到17 $M_{\odot}$之间;然而,如果它是一个相互作用的双星系统的成员,…
2013-12-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Probe for Type Ia supernova progenitor in decihertz gravitational wave astronomy
一般认为Ia型超新星是碳氧白矮星(WD)的热核爆炸。然而,目前对导致爆炸的事件没有达成共识。WD双星(WD-WD)合并可能是Ia型超新星的前身。天基引力波探测器,如DECi-hertz干涉仪引力波观测站,在分赫兹范围内具有相当高的灵敏度,可以直接观测WD-WD合并。因此,进入GWs的deci-Hz波段将使Ia型超新星的多信使观测能够确定它们的祖先和爆炸机制。本文利用邻近星系表和Ia超新星与宿主星系的关系,考虑了WD-WD合并的事件率和每年观测一次WD-WD合并的最小探测距离。此外,我们计算DECIGO的本地化WD-WD合并,并确定群众的二进制合并的能力。我们估计,deci-Hz GW天文台可以检测到GWs的振幅$h\sim10^{-20}[\rm Hz^{-1/2}]$在0.01-0.1 Hz,这是1000倍以上的检测极限的DECIGO。假设Ia超新星的祖先正在合并WD-WD($1M_{\odot}-0.8M_{\odot}$),DECIGO预计将在$z=0.08$内探测到6600个WD-WD合并,并仅使用GW探测来识别$z\sim0.065$内这种WD-WD合并的宿主星系。
2022-09-14 astro-ph.HE
Diversity in hydrogen-rich envelope mass of type II supernovae (II): SN 2023ixf as explosion of partially-stripped intermediate massive star
本文通过光变曲线建模和晚相光谱分析,确定SN 2023ixf是一颗ZAMS质量为15-16倍太阳质量、氢包层被部分剥离至4-5倍太阳质量的中等质量恒星的非球对称爆炸。
2024-09-05 astro-ph.HE
High mass X-ray binaries as progenitors of gravitational wave sources
具有黑洞(BH)吸积体和大质量恒星施主的X射线双星在几天的短轨道周期内可以通过稳定的质量转移演化成在哈勃时间内合并的紧密双星BH系统(BBH)。从观测的角度来看,当Roche瓣溢出时,这样的系统将最有可能表现为超亮X射线源(ULX)。为了研究这种联系,我们计算的质量转移阶段的BH吸积器和大质量的恒星捐助者($M > 15 \,M_\odot$)在不同的轨道分离和金属丰度使用MESA恒星演化代码的系统。在核心氢和核心氦燃烧捐助者(情况A和C的传质)的情况下,我们发现的典型持续时间的超爱丁顿质量转移的$10^6$和$10^5 \, \rm yr$,与$10^{-6}$和$10^{-5} \,M_\odot \, \rm yr^{-1}$,分别率。假设每单位恒星形成率($\,M_\odot \, \rm yr^{-1}$)都能发现大约$0.5$ ULX,并假设所有观测到的ULX中的$10\%$形成合并的BBH,我们估计稳定质量转移演化的BBH合并率至多为$10 {\rm ~Gpc}^{-3} {\rm ~yr}^{-1}$。
2018-11-30 astro-ph.HE
An XMM-Newton X-ray View of Supernova Remnant W49B: Revisiting its Recombining Plasmas and Progenitor Type
我们提出了一个全面的X射线光谱和成像研究超新星遗迹W 49 B使用档案XMM牛顿观测。Si XIV、S XV和Fe XXV的辐射复合连续谱以及Ca和Fe的Ly $α$线清楚地表明了W 49 B中冲击喷出物的过电离态。W 49 B的线通量图像表明,几乎所有的发射线的中心条形区域的高发射措施,而等效宽度图揭示了分层结构的金属丰度分布。用一个包含碰撞电离平衡(CIE)等离子体成分和两个重组等离子体(RP)成分的模型较好地再现了W 49 B的全局光谱。CIE等离子体代表受冲击的星际介质,其在W 49 B中占主导地位的X射线发射体积,质量为$\sim450M_\odot$。总质量为$\sim4.6M_\odot$的两个RP组分都由喷出物材料主导,但其特征在于不同的电子温度($\sim1.60$ keV和$\sim0.64$ keV)。RP组分的重组年龄分别估计为$\sim6000$ yr和$\sim3400$ yr。然后,我们揭示了热传导起源的可能性,为高温RP在W 49 B通过计算传导时标。在W 49 B喷出物的金属丰度比大致一致的核心崩溃爆炸模型与$\lesssim15M_\odot$祖,除了一个相当高的Mn/Fe。A型Ia起源可以解释锰丰度,而它预测更高的喷出物质量比观察值在我们的分析中考虑的所有金属物种。
2020-03-16 astro-ph.HE
Constraints on pre-SN outbursts from the progenitor of SN 2023ixf using the Large Binocular Telescope
本研究利用大双筒望远镜观测数据,约束了SN 2023ixf前身星的超新星前光学爆发,发现其尘埃星风下暂现事件对尘埃光学深度的影响会长期改变恒星观测亮度。
2023-06-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
SN 2020bio: A Double-peaked, H-poor Type IIb Supernova with Evidence of Circumstellar Interaction
本研究通过测光和光谱观测,分析了双峰IIb型超新星SN 2020bio的特殊性质,发现其前身星为低质量、大部分富氢包层已被剥离的天体,丰富了IIb型超新星及其前身星的观测多样性。
2023-08-22 astro-ph.HE
On the energy source of ultra-stripped supernovae
超剥离超新星(USSN),其喷出物质量相对较低,为$\sim0.1M_\odot$(例如,iPTF 14 gqr和SN 2019 dge)被认为起源于密近双星系统中超剥离的碳氧(CO)核,很可能是双星中子星(BNS)的祖先。在这里,我们进行长期的模拟USSNe从超剥离的祖细胞与各种质量($1.45\,M_\odot \leq M_\mathrm{CO} \leq 2.0\,M_\odot$)的中微子辐射流体动力学模拟的结果的基础上,一致地计算核合成和SN光变曲线。我们发现,一个USSN从一个更大的祖先有一个更大的喷出物的质量,但较小的$^{56}$镍质量主要是由于回落,这导致光变曲线是暗淡和缓慢。通过比较合成的光变曲线与观测到的光变曲线,我们表明,SN 2019 edge可以单独由在具有$M_\mathrm{CO} \lesssim 1.6\,M_\odot$的祖细胞爆炸期间合成的$^{56}$ Ni提供动力,而iPTF 14 gqr不能由$^{56}$ Ni提供动力的模型解释;从光变曲线拟合推断的$^{56}$ Ni的$\sim 0.05M_\odot$被认为难以合成超剥离的祖细胞。我们认为回落吸积和旋转动力的相对论风从新生的NS作为替代能源,并表明iPTF 14 gqr可以由一个新生的NS与磁场的$B_p \sim 10^{15}\,\mathrm{G}$和初始旋转周期的$P_…
2022-02-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
The progenitors of compact-object binaries: impact of metallicity, common envelope and natal kicks
LIGO-Virgo合作(LVC)已经报道了六个引力波事件,其中五个与黑洞双星(BHB)合并有关,一个与双中子星(DNS)合并有关,而黑洞-中子星(BHNS)双星的合并仍然缺失。我们调查的祖先的双重紧凑的对象二进制与我们的人口合成代码MOBSE。MOBSE包括恒星风造成的质量损失的高级处方(取决于金属丰度和爱丁顿比),以及核心坍缩、电子俘获和(脉动)对不稳定超新星的形式主义。我们研究了祖先的金属丰度,共同包络参数$α$和出生踢的DNSs,BHNSs和BHBs的属性的影响。我们发现,中子星(NS)的质量范围从1.1到2.0 M $_\odot$,与轻NS的偏好,而在合并BHNS NS的NS大多有大的质量($1.3-2.0$ M $_\odot$)。合并BHN中的BH优先为低质量($5-15$ M $_\odot$)。合并BHB中的BH质量强烈依赖于祖细胞的金属性,并且从$\sim{}5$跨越到$\sim{}45$ M $_\odot$。从我们的模拟中得出的BHNS和BHB的本地合并率密度与LVC在我们所有的模拟中报告的值是一致的。与此相反,本地合并率密度的DNS匹配的值推断出的LVC只有当低出生踢假定。这一结果为本征踢和DNS形成的复杂谜题增添了另一个部分。
2019-05-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Surrogate models for lightcurves and photosphere properties of Type II supernovae
Stockholm University(斯德哥尔摩大学);National Astronomical Observatory of Japan, National Institutes of Natural Sciences(日本国立天文台,自然科学研究院);Graduate Institute for Advanced Studies, SOKENDAI(高等研究院,SOKENDAI);Monash University(蒙纳士大学);Hiroshima Astrophysical Science Center, Hiroshima University(广岛大学天体物理科学中心);Liverpool John Moores University(利物浦约翰摩尔斯大学);Northwestern University(西北大学);California Institute of Technology(加州理工学院)
本文提出了一种基于大规模模拟训练的II型超新星光变曲线和光球性质的替代模型,用于高效预测和推断超新星参数及前体质量。
2025-10-17 astro-ph.HE
The Physical Effects of Progenitor Rotation: Comparing Two Long-Duration 3D Core-Collapse Supernova Simulations
我们分析和确定适度的祖旋转的影响,在核心坍缩超新星的背景下,通过比较两个独立的长期三维模拟的9 M $_{\odot}$祖,一个旋转的初始自旋周期为$\sim$ 60秒和其他非旋转。我们确定这两个模型都爆炸得早,尽管旋转模型爆炸得早一点。尽管有这种差异,渐近爆炸能量($\sim$ 10 $^{50}$尔格)和剩余中子星重子质量($\sim$ 1.3 M $_{\odot}$)是相似的。我们发现,原中子星(PNS)的核心可以去质子化和冷却显着更快。很快进入旋转模型的演变,我们目睹了更有力的和扩展的PNS核心对流,在其演变的早期包裹着整个内球,而不仅仅是一个壳。此外,我们还看到了$ν_e$光度和引力波应变的相应偏移,这可能是这一观察到的戏剧性现象的诊断。此外,在反弹之后,旋转模型的最内部区域似乎执行双旋环流。对流PNS区域的旋转诱导的生长可以通过促进实现用于偶极场的实质性生长的临界Rossby数条件来促进发电机机制的核心B场的生长,从而避免了对快速旋转速率的需要以产生显著的偶极场。下一步是探索整个超新星爆炸,动力学和PNS对流及其潜在的作用,在磁星和脉冲星磁场的产生演化的祖连续体的祖质量和自旋的依赖性。
2022-05-03 astro-ph.HE
The Progenitor of the S147 Supernova Remnant
The Ohio State University(俄亥俄州立大学);Center for Cosmology and AstroParticle Physics (CCAPP)(宇宙学与天体粒子物理中心)
S147超新星残骸的前身质量估计为21.5至41.1倍太阳质量,基于高亮度恒星和双星系统的建模分析。
2025-10-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
Progenitor constraint with circumstellar material for the magnetar-hosting supernova remnant RCW 103
本研究利用 XMM-Newton 对磁星宿主超新星遗迹 RCW 103 进行高分辨率光谱观测,首次探测到 N 谱线,通过 N/O 丰度比约束了其低质量、中等自转的前身星属性,并排除了大质量恒星发电机效应形成该磁星的可能性。
2023-04-24 astro-ph.HE