Natal Kicks of Stellar-Mass Black Holes by Asymmetric Mass Ejection in Fallback Supernovae
雷佩托、戴维斯和西古德森最近对银河势中包含黑洞的低质量X射线双星的轨道进行了积分，结果表明，只有当黑洞受到明显的出生踢时，才能解释银河平面上方某些系统的大距离。令人惊讶的是，他们发现黑洞反冲速度的分布（而不是动量的分布）应该与中子星相似。在这里，我认为，这个结果可以理解，如果中子星和黑洞踢是一个后果，大规模的不对称性创造的超新星喷出物的爆炸机制。非对称排出物质的各向异性引力不仅通过“引力拖船机制”加速新生中子星。它也可以导致延迟黑洞的形成，因为初始喷出物的最慢部分不对称地回落到瞬时存在的中子星上，在此过程中，黑洞的动量可以随着回落质量的增加而增加。因此，黑洞反冲速度不会像由新生中子星的各向异性中微子发射引起的反冲那样，因中子星与黑洞质量之比而减小。
2013-05-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
An asymmetric explosion as the origin of spectral evolution diversity in type Ia supernovae
Ia型超新星（SNe Ia）形成了一种观测上一致的恒星爆炸类型，因为更明亮的物体具有较小的衰减率。这种单参数行为使得Ia超新星可以被校准为宇宙学的“标准烛光”，并导致了加速宇宙的发现。然而，最近的调查显示，Ia超新星的真正性质更为复杂。理论上，有人认为最初的热核火花是在偏离白矮星（WD）祖先中心的地方点燃的，这可能是爆炸前对流的结果。在观测上，Ia超新星光谱演化的多样性超出了光度下降率的关系，这是一个尚未解决的问题。在这里，我们报告的频谱多样性是随机方向的结果，从一个不对称的爆炸被视为。我们的研究结果表明，光谱演化的多样性不再是一个问题，在使用超新星Ia作为宇宙学标准蜡烛。此外，这表明，点火偏离的中心是超新星Ia的一般特征。
2010-06-30 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Supernovae Sparked By Dark Matter in White Dwarfs
最近的研究表明，不对称的暗物质可以通过聚集和坍缩在孤立的亚阿布拉塞卡质量的白矮星内部而点燃超新星，这可能是Ia型超新星的原因。一个不对称的暗物质球聚集在一颗白矮星内部，并在自身重量的作用下坍缩，通过与原子核的散射，释放出足够的引力势能，引发了Ia型超新星爆炸前的聚变反应。在这篇文章中，我们详细阐述了这种机制，并使用它来放置新的边界质量$m_{X} = 10^{6}-10^{16}$ GeV的核子和非对称暗物质之间的相互作用。有趣的是，我们发现，对于质量大于$10^{11}$ GeV的暗物质，Ia型超新星的点火可以通过由坍缩的暗物质形成的小黑洞的霍金蒸发进行。我们还确定了如何冷白矮星的库仑晶体结构基本上抑制暗物质核散射在低动量转移，这是至关重要的计算所需的时间暗物质形成一个黑洞。希格斯和矢量门户暗物质模型点燃Ia型超新星进行了探讨。
2019-11-26 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Distribution of Si II $λ$6355 Velocities of Type Ia Supernovae and Implications for Asymmetric Explosions
喷出物速度是研究Ia型超新星结构和性质的一个重要参数。它也是一个候选的关键参数，在提高效用的超新星Ia宇宙学距离测定。在这里，我们研究的速度分布的样本311超新星Ia从kaepora数据库。速度是从在峰值亮度时测量的（或外推到峰值亮度时）光谱中的Si II $λ$ 6355吸收线导出的。我们的统计结果表明，所观察到的速度有一个双峰高斯分布，由两组Ia型超新星组成：第一组较低，但较窄的分散（$μ_1 = 11000 \text{km s}^{-1}$，$σ_1 = 700 \text{km s}^{-1}$），第二组较高，但较宽的分散（$μ_2 = 12300 \text{km s}^{-1}$，$σ_2 = 1800 \text{km s}^{-1}$）。第一组与第二组的人口比例为201：110（65%：35%）。两组之间存在显著的简并性，但对于速度为$v > 12000 \text{km s}^{-1}$的Ia型超新星，其分布以II组为主。这两个分量的真正来源是未知的，虽然可能是自然存在的两个固有的速度分布所观察到的。然而，我们试图使用非对称几何模型，通过统计模拟来重现所观察到的分布假设所有超新星Ia共享相同的内在分布。在我们考虑的两种情况下，35%的SNe Ia在情况1中被认为是不对称的，并且所有SNe Ia在情况2中是不对称的。对这两种情况的模拟都能再现观测到的速度分布，但需…
2020-10-12 astro-ph.CO astro-ph.HE
Evidence for asymmetric distribution of circumstellar material around Type Ia Supernovae
我们研究了低速材料的性质，在视线对附近的Ia型超新星（SNe Ia），已测量晚相星云速度变化（v_neb），被认为是一个独立于环境的观察。我们发现，Na I D1 & D2和Ca II H & K窄混合吸收线的等效宽度分布在具有负和正v_neb的SNe Ia之间有显著差异，而v_neb > 0的SNe Ia的吸收一般较强。类似的结果已经发现以前的颜色分布的超新星Ia，这被解释为一个依赖于温度的喷出物与视角。我们的工作表明：1）这些颜色差异的很大一部分应归因于消光，2）这种消光是由星周物质（CSM）的不对称分布引起的，3）CSM吸收通常在与点火发生相反的喷出物一侧更强。由于很难通过爆炸前发生的任何已知物理过程来解释3），我们认为CSM的不对称性是由爆炸后发生点火的喷出物一侧较强的电离通量引起的，可能是由于喷出物一侧较强的冲击爆发和/或更多暴露的放射性物质。这一结果对祖细胞和爆炸模型都有重要意义。
2012-06-20 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Using nebular near-IR spectroscopy to measure asymmetric chemical distributions in 2003fg-like thermonuclear supernovae
本研究通过分析三颗2003fg型Ia超新星的晚期近红外光谱，发现其[Fe II]谱线存在不对称性，证实内部化学分布非球形，为前身星系统与爆炸机制研究提供了观测约束。
2025-03-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
An asymmetric explosion mechanism may explain the diversity of Si II line widths in Type Ia supernovae
在接近最大亮度时，Ia型超新星（SNe Ia）的光谱呈现出硅II的典型吸收特征，大约在6100埃和5750埃处观测到。这些特征的伪等效宽度（pEWs）的2-D分布是用于分类Ia超新星光谱（分支图）的有用工具。比较观测到的分布SNe的分支图的模拟爆炸模型的结果，我们发现，1-D模型未能涵盖大部分的分布。相比之下，我们发现，TARDIS辐射转移模拟的WD迎面碰撞模型沿不同的视线几乎完全覆盖的分布。我们使用几种简化的方法来解释这个结果。我们进行数量级分析和模型的不透明度的Si线使用LTE和NLTE近似。引入一个简单的玩具模型的光谱特征的形成，我们表明，pEW是一个很好的示踪剂的吸收区域的喷出物的程度。使用合成SNe喷出物的辐射转移模拟，我们再现观察到的分支图分布通过改变SN的光度和Si密度分布的喷出物。我们推断，成功的碰撞模型覆盖的分支图是其不对称性的结果，这使得一个显着的范围内的Si密度分布沿不同的视角，不相关的范围内的$^{56}$镍产量，覆盖观测范围内的超新星Ia光度。我们使用我们的结果来解释分支图分布的形状和边界。
2020-08-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational Wave Emission from the Single-Degenerate Channel of Type Ia Supernovae
C/O白矮星的热核爆炸是Ia型超新星（SN Ia），其产生的动能相当于SN II事件中大质量恒星释放的动能。目前的观测和理论模型已经确定，超新星Ia是不对称的，因此-像超新星II-潜在的引力波（GW）辐射源。我们执行的GW发射的任何类型的SN Ia内的单简并通道的第一个详细的计算。重力约束爆轰（GCD）机制预测在1 Hz附近的频带内的强极化GW爆发。目前正在规划中的第三代星载GW观测站可能能够探测到来自Ia超新星的预测信号，其距离可达1 Mpc。如果可以观测到的话，全球Ws可以提供对超新星Ia爆炸最初几秒钟的直接探测。
2011-05-28 astro-ph.HE gr-qc
Characterizing the Gravitational Wave Signal from Core-Collapse Supernovae
我们研究了八个新的三维核心坍缩超新星模拟的引力波信号。我们发现，信号是由$f$和$g$模式振荡的质子中子星和其频率演化编码的收缩率，后者，这反过来，是已知的依赖于恒星的质量，状态方程，并在温暖的核物质的运输性能。一个较低的频率分量的信号，与常设吸积激波不稳定性，被发现在我们的模型中只有一个。最后，我们证明了引力波辐射的能量与质子中子星吸积的湍流能量成正比。
2019-04-23 astro-ph.HE gr-qc
Explosive nucleosynthesis with fast neutrino-flavor conversion in core-collapse supernovae
快速中微子味转换（FFC）是核心坍缩超新星（CCSN）理论中可能改变游戏规则的成分。在本文中，我们研究的影响，包括FFC与非对称中微子发射到核合成计算参数的方式结合爆炸核合成的影响。我们发现，喷出物的组成是没有明显的影响，FFC比Co轻的元素，而组成的影响，FFC的较重的元素。我们还发现，FFC的作用取决于中微子发射的不对称程度（$m_{\rm asy}$）和中微子味混合的程度。FFC对$m_{\rm asy}$的影响不是单调的，当$m_{\rm asy}$达到$\sim 10\%$时，喷出物成分的变化比无FFC时增大，而FFC对超大非对称中微子发射（$\gtrsim 30 \%$）的核合成影响很小.我们的研究结果表明，FFC有利于在大多数情况下，富中子的喷出物的生产，虽然它使喷出物更富质子，如果反中微子的转换比中微子的转换更有力。这种趋势的关键因素是中微子吸收，其对核合成的影响可以通过简单的诊断来量化。
2022-12-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Early-time signatures of γ-ray emission from supernovae in dense circumstellar media
我们给出了我们对相互作用动力超新星（SNe）发射的γ射线的研究结果，SNe是最近发现的一种SN类型，被认为被密度为10^7-10^12 cm^-3的星周介质（CSM）所包围。如此高的密度有利于SN冲击波中加速的相对论质子与CSM质子之间的非弹性碰撞，并通过中性π衰变产生γ射线光子。利用包括同步辐射、源膨胀引起的绝热损失、光子-光子相互作用、质子-质子碰撞和质子-光子相互作用的数值程序，计算了冲击爆发后不久的多波长非热光子辐射，并跟踪其时间演化，直到100-1000天。聚焦于大于100 MeV的γ射线发射，我们发现费米-LAT望远镜可以探测到附近（<10 Mpc）的具有密集CSM（>10^11 cm^-3）的SNe。
2016-07-20 astro-ph.HE
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
Conditions for Phase Equilibrium in Supernovae, Proto-Neutron and Neutron Stars
我们用一般的方法研究了相变的定性性质，如果系统的单粒子数不守恒，而只是某些特殊的电荷，如重子数守恒。除了全局守恒的电荷，我们分析了局部守恒的电荷分数的影响，例如，本地电荷中性或本地固定的质子或轻子分数。导出了相平衡的条件，并证明了相变的性质不依赖于局部守恒分数。最后，将一般形式应用于超新星、原中子星或中子星等典型天体物理环境中的液-气相变和强子-夸克相变。我们证明，麦克斯韦建设已知的冷去轻子中子星物质与两个局部电荷中性相需要修改和进一步的假设，热富轻子物质的适用性。分析了局部和全局守恒律的所有可能的组合，并确定了物理意义的情况。提出了几种新的混合相，如在原中子星中的局部电荷中性混合相，它将在原中子星冷却和去质子化过程中消失。
2009-07-15 astro-ph.HE
Three-dimensional neutrino-driven supernovae: Neutron star kicks, spins, and asymmetric ejection of nucleosynthesis products
我们提出了三维模拟的超新星（SN）爆炸的非旋转恒星，触发的中微子加热机制与适当的选择的核心中微子光度。结果表明，流体动力学不稳定性引起的非对称物质抛射可以通过“引力拖船机制”将中子星（NS）加速到超过700 km/s的反冲速度，这足以解释大多数观测到的脉冲星速度。相关的NS自旋周期约为100 ms至8 s，自旋和反冲幅度或方向之间没有任何相关性。这表明，更快的自旋和可能的自旋-反冲对准可能需要在坍缩之前在祖核中的角动量。我们的模拟第一次证明了NS踢的大小和各向异性喷射的冲击后面的爆炸燃烧所产生的重元素之间的明确的相关性。在大NS反冲的情况下，与反冲矢量相反的爆炸明显更强。因此，大部分Fe族元素，特别是镍，大多数以大团块的形式逆着反冲方向喷射。这与低反冲速度的情况形成对比，在低反冲速度的情况下，富Ni团块更各向同性地分布。中等质量的原子核比Si（如Ca和Ti）重也表现出显着的增强在半球的方向相反的快速NS运动，而C，O和Ne的分布不受影响，和Mg只有轻微的。映射的空间分布的重元素与确定的脉冲星运动的SN残留物可能提供一个重要的诊断测试的踢机制。与基于各向异性中微子发射的反冲方案不同，我们的流体动力学加速模型预测了Fe族元素及其核前体在与NS反冲相反的方向上的增强喷射。（节略）
2013-02-08 astro-ph.HE hep-ph
Polarization signatures of the head-on collision model for Type Ia supernovae: How much asymmetry is too much?
在之前的一篇论文中，我们表明，碳氧白矮星（零碰撞参数）正面碰撞产生的不对称喷出物使这些Ia型超新星（SNe Ia）的祖先模型能够覆盖观察到的二维（2D）分布Si II线深度（分支图）。在本文中，我们研究了与碰撞模型和双爆轰模型的二维非对称喷出物的偏振签名使用类似的TARDIS辐射传输模拟沿不同的视线与球形光球，结合一个新的三维Monte Carlo偏振代码。我们表明，极化$Q$可以参数化为产品$Q=Q_{\max}Q_{\rm{x}}$的径向结构组件$Q_{\max}$是不敏感的模型细节，并被证明是普遍围绕$Q_{\max}\sim 5\%$，和取消组件$Q_{\rm{x}}$，这取决于不对称的细节。连续极化被发现是低的碰撞和双爆轰模型与$Q\sim 0.5\%$。然而，在2D迎头碰撞模型中不规则的Si分布导致Si II线极化达到$Q\sim 3\%$（$Q_{\rm{x}} \lesssim 50\%$），与观测（主要是$\lesssim 1.2\%$）处于张力状态。与此相反，我们表明，双爆轰模型也涵盖了分支图，但结果在低线偏振$Q\lesssim 0.7\%$（$Q_{\rm{x}} \sim 10\%$）与以前的结果和大多数SNe Ia一致。这些结果加强了不对称爆炸的情况下，作为祖先的超新星Ia，强调一个额外的要求，大的极化抵消占低观测线极化。
2021-09-21 astro-ph.HE astro-ph.SR
Gravitational Waves from Core-Collapse Supernovae
我们总结了我们目前对核心坍缩超新星的引力波发射的理解。我们回顾了多维模拟的既定结果，并在可能的情况下提供了信封背面的计算，以突出基本的物理原理。引力波主要是由质子中子星振荡发出的。在缓慢旋转的情况下，这是最常见的超新星类型，振荡是由多维流体动力学不稳定性激发的，而在罕见的快速旋转的情况下，质子中子星由于离心力而产生扁圆形变形。引力波信号可能在我们银河系内的现有探测器上勉强可见，而未来的第三代仪器将能够进行更强大和详细的观测。发展非轴对称不稳定性的快速旋转模型可能在第三代探测器的百万秒差距距离内可见。最后，我们讨论了多信使观测超新星的策略。
2022-01-01 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Proto-magnetar jets as central engines for broad-lined type Ic supernovae
Ic型超新星（SNe Ic）的一个子集，宽线SNe Ic（SNe Ic-bl），显示出异常高的动能（$\sim 10^{52}$ erg），这不能单独用中微子提供的能量来解释。许多SNe Ic-bl与长伽马射线暴（GRB）相一致，这表明SNe和GRB之间的联系。一小部分的核心坍缩超新星（CCSNe）形成了一个快速旋转和强磁化的质子中子星（PNS），一个原磁星。来自这些磁星的喷流可以提供在SNe Ic-bl中观察到的高动能，并且还提供与伽马射线暴的连接。在这项工作中，我们使用的喷射流出产生的3D CCSN模拟一致形成的原磁星作为中央引擎的全明星爆炸模拟。我们提取了一系列的中心发动机参数，发现提取的发动机能量在$6.231 \times 10^{51}-1.725 \times 10^{52}$ erg范围内，发动机时标在$0.479-1.159$ s范围内，发动机半开角在$\sim 9-19^{\circ}$范围内。使用这些作为中央引擎，我们进行二维特殊相对论（SR）流体动力学（HD）和辐射传输模拟计算相应的光变曲线和光谱。我们发现，这些中央发动机参数成功地产生SNe Ic-BL，这表明，从原磁星的喷气机可以是可行的引擎SNe Ic-BL。我们还发现，只有中央发动机与较小的开度角（$\sim 10^{\circ}$）形成的GRB意味着GRB的形成可能与较窄的射流流出和Ic-bl的没有…
2021-05-17 astro-ph.HE
Magnetar-Powered Supernovae in Two Dimensions. II. Broad-Line Supernovae Ic
具有毫秒周期和超过$10^{16}$高斯磁场的新生中子星可以驱动高能量和不对称的爆炸，称为磁星动力超新星。这些奇异的爆炸是对超新星Ic-BL的一种理论解释，Ic-BL有时与长伽马射线暴有关。扭曲磁场提取中子星的旋转能量，并以盘风或喷流的形式释放，其能量大于10 $^{52}$ erg/$\sim 20$ sec。中央发动机的能量中有多少部分进入了风和喷气式飞机仍然不清楚。我们已经进行了二维流体动力学模拟磁星驱动的超新星（SNe）驱动的磁盘风和喷流与CASTRO代码的核合成产量，混合和光变曲线的中央引擎的影响进行了调查。我们发现，这些爆炸合成小于0.05 Msun的镍，这个质量是不是很敏感的中央引擎类型。爆炸的形态可以提供一个强大的诊断中央引擎的属性。在没有拱星介质的情况下，这些事件不是很明亮，由于镍产量低，峰值辐射热星等$M_b \sim -16.5 $。
2017-06-21 astro-ph.HE
Effects of nuclear matter and composition in core-collapse supernovae and long-term proto-neutron star cooling
采用基于微观核多体框架的最新核物质状态方程，研究了热密物质对核心坍缩超新星的影响。通过与基于变分方法的状态方程的比较，我们探讨了基于Dirac Brueckner Hartree-Fock理论的状态方程的影响。我们还研究了核和核子组成的差异的影响，通过使用相同的状态方程的变分方法，但采用两种不同的处理方法在计算核丰度。我们采用这三种EOS对核心坍缩超新星进行了数值模拟。我们还对原始中子星冷却的长期演化进行了数值模拟。我们发现，不同的组成模型的影响是显着的，在那些不同的处理均匀的物质在引力坍缩，反弹，和冲击波传播。即使在物态方程计算均匀物质时采用相同的处理方法，原始中子星的冷却和由此产生的中微子发射也会受到组分差异的影响。
2022-12-09 astro-ph.HE nucl-th
General Relativistic Three-Dimensional Multi-Group Neutrino Radiation-Hydrodynamics Simulations of Core-Collapse Supernovae
我们报告了一组长期的广义相对论三维（3D）多群（能量相关）中微子辐射流体动力学模拟的核心坍缩超新星。我们采用了一个完整的3D两个时刻计划与当地的M1封闭，三个中微子物种，和12个能源集团每个物种。有了这个，我们遵循后核心反弹的核心的非旋转$27$祖在完全无约束的3D和八分圆对称的$\gtrsim$ $ 380\,\mathrm{ms}$。在无约束的模拟中，我们发现了非对称失控爆炸的发展。我们测试我们的结果的分辨率依赖性，并与以前的工作一致，发现低分辨率人为地艾滋病爆炸，并导致早期失控膨胀的冲击。在低分辨率下，八分圆和全3D动态在性质上非常相似，但在高分辨率下，只有全3D模拟显示爆炸的开始。
2017-04-06 astro-ph.HE
Multi-Messenger Tests for Fast-Spinning Newborn Pulsars Embedded in Stripped-Envelope Supernovae
快速旋转的强磁化新生中子星，包括新生磁星，通常被用作发光恒星爆炸的发动机。在这里，我们考虑的情况下，他们的权力各种剥离信封超新星，不仅是超亮超新星Ic，但也宽线超新星Ibc和可能的一些普通超新星Ibc。这种情况也是由银河系磁星主要来自快速旋转的中子星作为剥离包层超新星的残留物的假设激发的。通过一致地模拟磁化风和Ni衰变的能量注入，我们发现，在普通超新星Ibc中可以存在自转>~ 10 ms、B_dip >~ 5 x 10^14 G的原中子星。另一方面，毫秒级原中子星只有在极向磁场B_dip >~ 5 x 10^14 G时才能为宽线超新星Ibc提供能量，而B_dip >~ 10^13 G的超亮超新星Ic则只能提供能量。然后，我们研究了如何多信使发射可以用来区分脉冲星驱动的超新星模型从其他竞争的情况。首先，胚胎脉冲星风星云的高能x射线和伽马射线辐射是潜在的新生脉冲星风的一个有希望的吸烟枪。强烈鼓励在爆炸后约50-100天使用NuSTAR对剥离包层超新星进行后续观测，以寻找附近的物体。我们还讨论了引力波对原中子星自旋下降的可能影响。如果B_dip <~几× 10^13 G的毫秒级原中子星发射引力波，由于B_t >~ 10 ^16 G的内环场使超新星非轴对称旋转变形，因此可以用Advanced LIGO、Advanced Virgo和KAGRA从室女星系团的普通超新星Ibc中探测到引力波信号…
2016-01-24 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Type IIn supernovae as sources of high energy neutrinos
结果表明，IceCube实验中观测到的高能天体物理中微子可以由在银河系外IIn型超新星遗迹中加速的质子通过在致密的星周介质中传播的激波产生。采用非线性扩散激波加速模型来描述粒子加速。
2015-05-29 astro-ph.HE
Magnetorotational Instability in Core-Collapse Supernovae
我们讨论了核心坍缩超新星（CCSNe）的磁旋转不稳定性（MRI）的相关性。我们最近的数值研究表明，在CCSNe中，MRI是由开尔文-亥姆霍兹型的寄生不稳定性终止。为了确定MRI是否可以将初始弱磁场放大到CCSNe中的动态相关强度，我们使用两种不同的数值代码对非理想磁流体动力学中靠近差分旋转原中子星表面的区域进行了三维模拟。我们发现，在原中子星普遍存在的条件下，MRI可以将磁场放大（仅）一个数量级。这严重限制了MRI通道模式作为放大从小种子场开始的原中子星中的磁场的试剂的作用。
2017-07-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Effects of Fall-Back Accretion on Proto-Magnetar Outflows in Gamma-Ray Bursts and Superluminous Supernovae
快速旋转的强磁化原中子星（“毫秒原磁星”）是长持续时间伽马射线暴（GRB）、超亮超新星（SLSNe）和双中子星合并的候选中心引擎。磁星的诞生可能伴随着恒星碎片的回落，在爆炸后持续数秒或更长时间。吸积通过以下方式改变磁星的演化：（1）提供额外的旋转能量来源（2）通过压缩磁层和扩大开放磁场线的极冠区，增强了偶极速率以上的自旋下降光度;（3）提供额外的吸积动力中微子光度，即使在磁星内部中微子光度下降后，也能维持风的重子负载。吸积磁星的喷流功率和磁化强度的复杂演化更容易解释高的56 Ni产额GRB SNe和一些GRB光变曲线的不规则时间演化（例如~在主要发射事件之前，伴随有前兆的爆发，随后是长的静止间隔）。额外的重子加载从吸积动力中微子照射的磁星极帽延长的时间框架内，射流磁化是在必要的范围sigma ~<1 e3的有效的伽马射线发射，从而容纳伽玛射线暴与超长的持续时间。虽然吸积并没有显著提高最大能量预算的限制<~几个1 e52尔格的孤立磁星，它大大扩大了磁场强度的范围和出生旋转周期能够驱动伽玛暴喷流，减少磁星之间的差异属性通常调用来解释伽玛暴与SLSNe。
2018-02-21 astro-ph.HE
Point-source and diffuse high-energy neutrino emission from Type IIn supernovae
I型超新星（SNe）是核心坍缩超新星的一个罕见子类，在致密的星周介质中爆炸，这些介质在最后的演化阶段被SNe祖先修改。自由膨胀的SN喷出物与星周介质的相互作用引起了在致密SN环境中传播的冲击波，这可能会加速质子到多PeV的能量。冲击加速质子和星周介质质子之间的非弹性质子-质子碰撞导致多信使信号。在这里，我们评估可能的中微子信号的类型IIn SNe和冰立方观测比较。我们采用蒙特卡罗方法计算的扩散中微子发射的SN IIn类占其属性的传播。累积的中微子发射被认为是10%的观察到的冰立方中微子通量超过60 TeV。只有当所有核心坍缩SNe中有4%属于这种类型，并且20%到30%的冲击能量被引导到加速质子中时，I型In SNe才是弥漫天体物理通量的主要组成部分。利用IceCube观测单个IIn SN作为中微子点源，利用上行μ子中微子，可以获得较低的加速效率。在SN冲击爆发后的第一年，对于20 Mpc以内的源，这样的识别是可能的。
2017-05-18 astro-ph.HE
Nucleosynthesis in neutrino-heated ejecta and neutrino-driven winds of core-collapse supernovae; neutrino-induced nucleosynthesis
核心坍缩超新星最内部的喷出物被认为是某些铁族和重核的来源。喷出物主要由中微子加热驱动，主要是由于中微子捕获自由中子和质子。这样的中微子相互作用对于设置喷出物中的中子丰度起着至关重要的作用。最近的流体力学研究表明，复杂的中微子输运表明，喷出物只是温和的中子丰富，甚至质子丰富。在这样的条件下，合成了各种各样的反式铁同位素，而中子丰度不足以产生r过程核。在这篇文章中，介绍了核心坍缩超新星中中微子加热的喷出物和中微子驱动的风中核合成的基本概念以及最新研究。中微子加热的喷出物表明早期喷出物的组成部分，在最初的几个seocnds中，各向异性对流活动的中微子层以上的物质成为重要的核合成。然后，中微子驱动的风随之而来，这是从原中子星表面出现的近似各向同性的外流。根据这些特点，本文分别基于最近的多维流体动力学模拟和半解成风解对核合成进行了研究。这些研究表明，反式铁物种高达原子质量数90，以及一些稀有同位素，如48 Ca和92 Mo，在中微子加热的喷出物中产生。中微子驱动的风不太可能是r-过程核的来源，而是原子序数为110的富含质子的同位素的有希望的来源。
2023-03-16 astro-ph.HE
Two-dimensional radiation-hydrodynamics simulations of super-luminous interacting supernovae of type IIn
一些相互作用的超新星（SNe）的类型IIn显示出一个相当大的连续极化暗示大规模的不对称性在拱星介质（CSM）和/或SN喷出物。在这里，我们扩展了Dessart等人最近关于超发光SNe IIn的工作，并进行轴对称（即，2D）多群辐射流体动力学模拟，以探索强加的大尺度密度不对称的影响。当CSM是不对称的，径向光学深度$τ$的纬度变化介绍了一个强大的流量重新分配从高密度的CSM地区，在那里的冲击光度较大，对低密度的CSM地区，光子逃逸更自由-这种重新分配时停止$τ<$ 1。沿着CSM密度较大的方向，激波减速更强，其进展更慢，产生非球形冷密壳层（CDS）。对于扁圆CSM密度分布，光球（CDS）具有扁圆（长）形态时，$τ>$ 1。当CSM是对称的和喷出物不对称的，CSM内的流量重新分配现在往往阻尼的亮度在冲击的纬度变化。然后，它需要一个更大的喷出物不对称性产生相当大的纬度变化的紧急流量。当相互作用是在SN喷出物和遗迹盘之间时，早期的亮度提升与盘的张开角成比例-形成超亮的SN I。相比之下，与中等厚度/质量的盘的相互作用可以产生与标准SN II在星云时代的放射性衰变相媲美的功率。
2016-02-18 astro-ph.HE astro-ph.SR
Rapid Spin Deceleration of Magnetized Proto-Neutron Stars via Asymmetric Neutrino Emission
在完全相对论平均场论的背景下，我们计算了原中子星的非对称中微子吸收自旋减速。本文首次计算了在环形磁场位形中由于中微子的不对称吸收而引起的中子星自旋减速。我们发现了一个令人惊讶的效应，即在环形磁场中，中微子的非对称吸收的减速比通常假设的磁偶极辐射引起的制动要大得多。这可能解释了磁星在过去似乎有一个更快的减速。
2014-03-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Asymmetrical mass ejection from proto-white dwarfs and the formation of eccentric millisecond pulsar binaries
毫秒双星（MSP）被认为是低质量X射线双星（LMXB）的后代，后者经历了大量的质量转移和潮汐循环。因此，它们应该有非常圆的轨道。然而，几个偏心二进制MSP（偏心$e\sim 0.01-0.1$）的发现挑战了这一标准的图片。迄今为止，基于吸积引起的大质量白矮星坍缩、中子星-奇异星跃迁和环双星盘的形成，已经提出了三种模型。所有这些都受到各种不确定性的影响，并不完全符合观测结果。在这里，我们提出了一个替代模型，考虑到热核闪光对原WD的影响。我们假设，闪光导致不对称的质量喷射，这赋予了一个温和的踢上的原始WD。通过模拟具有多个壳闪光的二进制MSP的轨道变化，我们表明，它是可以重现所观察到的偏心率，只要反冲速度是几公里左右$^{-1}$。
2021-01-29 astro-ph.HE
Ultrahard spectra of PeV neutrinos from supernovae in compact star clusters
星暴区有许多年轻的大质量恒星和超新星遗迹形成的强大恒星风，是高能宇宙线加速的有利场所。超新星冲击波与来自年轻恒星的致密星团的快风碰撞，使质子加速到远高于孤立SN中扩散冲击波加速的标准极限的能量。在这样的风超新星PeV加速器中，质子光谱很硬，在光谱的高能端有很大的通量，在非弹性核碰撞中产生大量的伽马射线和中微子。我们认为，在银河系Westerlund 1星系团的SN冲击可能会加速质子约40 PeV。一旦加速，这些CR将扩散到周围的稠密云层中，并产生中微子，其通量足以解释冰立方天文台从银河系内部检测到的一部分事件。
2015-09-12 astro-ph.HE
A global look into the world of interacting supernovae
相互作用超新星（SNe）IIn和Ibn显示出狭窄的发射线，一直是SNe物理学中神秘而未解决的流派。我们提出了一个全面的时间和光谱行为的一组相互作用的SNe~IIn和Ibn的分析。我们选取SNe~ 2012 ab、2020 cui、2020 rc和2019 uo作为这些SN亚型的代表成员来探讨爆炸的本质。我们的研究表明，SNe~IIn是不均匀的，明亮的描述了多阶段的时间演化，而SNe~Ibn是均匀的，比SNe~IIn相对较暗，寿命较短，但样本有限，严格限制了均匀性。光谱特征显示出SNe~IIn和Ibn的H $α$和He谱的巨大差异。代表性的SN~Ibn也显示出CIII和NIII的闪光电离特征。H $α$的模拟表明，SNe~IIn通常具有不对称的CSM，其与SN喷出物相互作用，导致H $α$轮廓的多样性。
2022-03-13 astro-ph.HE
Thermal Effects on Black Hole Formation in Failed Core-Collapse Supernovae
我们研究了几个方面的黑洞形成失败的核心坍缩超新星使用一维广义相对论流体动力学模拟。我们使用开源代码GR 1D，并将其纳入核子-核子韧致辐射，这是一个重要的中微子对产生通道。我们专注于如何各种热效应可以影响反弹后超新星演化朝向黑洞的形成。通过模拟有核子-核子韧致辐射和无核子-核子韧致辐射的情况，我们研究了质子中子星中黑洞形成对热支持的敏感性。我们还调查延迟黑洞的形成，人工驾驶爆炸在极端的模型中，质子中子星最初热支持以上的最大重子冷中子星质量，但随后崩溃后，中微子冷却去除足够的热支持黑洞。
2011-03-10 astro-ph.HE astro-ph.SR
Type IIn supernovae as sources of high energy astrophysical neutrinos
结果表明，IceCube实验中观测到的高能天体物理中微子可以由在银河系外IIn型超新星遗迹中加速的质子通过在致密的星周介质中传播的激波产生。采用非线性扩散激波加速模型来描述粒子加速。本文计算了膨胀宇宙中单个IIn型超新星产生的中微子能谱和IIn型超新星产生的中微子背景能谱。我们还发现一个冰立方中微子候选者（径迹事件47）的到达方向是来自IIn型超新星2005bx的1.35 $^{\circ }$。
2015-10-28 astro-ph.HE
Inferring Astrophysical Parameters of Core-Collapse Supernovae from their Gravitational-Wave Emission
邻近的核心坍缩超新星（CCSNe）是引力波、中微子和电磁望远镜的强大多信使源，因为它们发射的引力波处于地基探测器的理想频段。一旦CCSN引力波信号被探测到，我们将需要确定信号的参数，并了解这些参数与源的爆炸，祖源和残余物属性的关系。这是一个挑战，因为CCSN爆炸的随机性，这是印在他们的时间序列重力波形。在本文中，我们进行贝叶斯参数估计的CCSN信号使用一个不对称的线调频信号模型来表示占主导地位的高频模式中观察到的CCSN引力波信号的频谱图。我们使用设计灵敏度先进的LIGO噪声和CCSN波形从四个不同的流体动力学超新星模拟与一系列不同的祖星。我们确定如何以及我们的模型可以重建发射模式的时间-频率图像，并显示如何以及我们可以确定的信号参数，如频率，幅度和持续时间。我们展示了我们的信号模型的参数如何使我们能够对原中子星的质量和半径、原中子星的湍流动能以及激波复兴的时间进行约束。
2022-03-03 astro-ph.HE
Multi-Epoch Spectropolarimetry for a Sample of Type IIn Supernovae: Persistent Asymmetry in Dusty Circumstellar Material
研究对14颗IIn型超新星开展多历元分光偏振测量，发现尘埃星周物质普遍存在持久几何不对称，并支持双星相互作用塑造超新星前质量损失。
2023-04-24 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
Electromagnetic priors for black hole spindown in searches for gravitational-waves from supernovae and long GRBs
一些核心坍缩超新星似乎是高能的，其中一部分是非球面的，与长伽玛暴有关。我们利用观测到的电磁辐射从核心坍缩超新星和伽玛暴施加约束的自由能源作为一个搜索之前，他们的引力波发射。我们审查这些事件的基础上，有限的效率为动力的超新星的自旋能量转换为磁风。我们发现，一些超高能事件不能由快速旋转的原中子星的自旋下降凭借其有限的旋转能量。相反，它们可以由黑洞的自旋下降产生，这为LIGO、Virgo和LCGT感兴趣的引力波发射提供了独特的前景。
2011-11-01 astro-ph.HE
Radio synchrotron emission from secondary electrons in interaction-powered supernovae
最近在射频观测到了几颗具有异常致密的星周介质（CSM）的超新星（SNe）。它们的无线电发射由相对论电子提供动力，这些电子可以在SN冲击（初级）中加速，也可以作为非弹性质子-质子碰撞的副产品（次级）注入。我们研究了次级电子的射电特征，通过详细的半解析模型来计算质子、初级电子和次级电子的分布随时间的演化。我们的形式主义，我们跟踪冷却历史的所有粒子已被注入到发射区到给定的时间，并计算由此产生的无线电光谱和光变曲线。对于SN冲击波，我们发现次级电子控制着早期的射电信号，但它们的贡献比初级电子衰减得更快。这导致在给定的无线电频率下光变曲线变平，它只取决于CSM密度和激波速度$v_0$的径向分布。峰值频率下的相关跃迁时间为$\sim 190 \, K_{\rm ep,-3}^{-1} A_{\rm w, 16} β_{0, -1.5}^{-2}\,{\rm d}$，其中$A_{\rm w}$是风质量负载参数，$β_0=v_0/c$和$K_{\rm ep}$是加速粒子的电子质子比。我们明确地表明，在5 GHz（即，$t_{\rm pk} \gtrsim 300-1000$ d）提出了一种在稠密风中传播的激波（$A_{\rm w} \gtrsim 10^{16}-10^{17}$ gr cm $^{-1}$），其中次级电子可能为观测到的峰值发射提供能量。
2016-03-02 astro-ph.HE
Failed-Detonation Supernovae: Sub-Luminous Low-Velocity Ia Supernovae and Their Kicked Remnant White Dwarfs with Iron-Rich Cores
Ia型超新星（SNe Ia）起源于碳氧（C-O）白矮星（WD）的热核爆炸。单简并的情况下是一个很好的探索模型的超新星Ia不稳定的热核燃烧开始在吸积，rasekhar质量WD，并形成一个前进的火焰。通过几个提议的物理过程，上升的燃烧物质引发爆炸，随后消耗并释放WD。然而，如果爆炸没有被触发，并且爆燃太弱而无法解开恒星，则会出现完全不同的情况。我们探讨了重力约束爆轰（GCD）机制的SNe Ia的失败，并通过二维和三维模拟演示了失败的爆轰SNe的性质。我们发现，失败的爆炸SNe驱逐几个0.1太阳质量的燃烧和部分燃烧的材料，一小部分的材料回落到WD，污染残留WD与中间质量和铁族元素，可能隔离的核心形成WD的核心是富铁。剩余的材料以与WD的逃逸速度相当的速度不对称地喷射，并且作为响应，WD被踢到几百km/s的速度。这些反冲可能会使双星脱离束缚，并弹出一个失控/超高速WD。虽然爆炸失败的超新星的能量和喷射质量是典型热核超新星的一小部分，但它们很可能是亚发光的低速超新星Ia。因此，这种失败的爆炸可能解释或与所观察到的特殊超新星Ia的分支有关，例如低速亚发光超新星家族（SN 2002 cx/SN 2008 ha-like SNe）。
2012-11-20 astro-ph.HE
High energy particles from young supernovae: gamma-ray and neutrino connections
年轻的核心坍缩超新星（YSNe）是高能中微子和伽马射线的工厂，因为冲击加速的质子与致密的环星介质中的质子有效地相互作用。我们探讨了IIn、II-P、IIb/II-L和Ib/c型YSNe次级粒子的探测前景。发现IIn型YSNe产生最大的中微子和γ射线通量，其次是II-P型YSNe。费米-LAT和切伦科夫望远镜阵列（IceCube-Gen 2）有可能探测到IIn型YSNe，最高可达$10$ ~Mpc（$4$ ~Mpc），其余的YSNe类型可以在更靠近地球的地方探测到。我们还发现，YSNe可能在扩散中微子背景中占主导地位，特别是在$10$ ~TeV和$10^3$ ~TeV之间，而它们并不构成费米LAT观测到的各向同性γ射线背景的主导成分。与此同时，IceCube高能量启动事件和费米-LAT数据已经允许我们排除YSNe模型参数空间的很大一部分，否则从这些瞬态的多波长电磁观测中推断。
2022-06-24 astro-ph.HE
From supernovae to neutron stars
用二维中微子辐射流体动力学程序模拟了一颗11.2 $M_{\odot}$星的引力坍缩、反弹和铁芯爆炸。爆炸是由中微子加热驱动的，辅之以多维流体动力学效应，如对流。爆炸阶段之后，我们继续模拟的质子中子星的热演化的$\sim$ 70 s时，地壳的中子星形成使用一维模拟。发现地壳在高密度区（$ρ\sim10^{14}$ g cm $^{-3}$）形成，并由内向外推进。这是第一个自洽的模拟，成功地遵循从坍缩阶段的质子中子星冷却阶段的多维流体动力学模拟的基础上。
2013-12-02 astro-ph.HE nucl-th
Field amplification, vortex formation, and electron acceleration in a plasma protoshock: effect of asymmetric density profile
伽马射线暴（GRB）被认为起源于高度相对论性的喷流。火球模型预测了喷流中的内部冲击，导致磁场被放大，粒子被加速。我们模拟了准平行磁场中非对称密度位形对等离子体内部碰撞的影响。我们测量了电子加速，发现一个脆弱的人口电子加速到洛伦兹因子\sim 300 -接近能量均分与离子。我们发现，这些细丝并没有保持静止，而是被洛伦兹力偏转并卷起成小漩涡，这些小漩涡本身合并成一个更大的电流漩涡。
2011-12-22 astro-ph.CO astro-ph.HE
Charm decay in slow-jet supernovae as the origin of the IceCube ultra-high energy neutrino events
我们调查最近在IceCube中微子天文台检测到的超高能（UHE）中微子事件是否可能来自于类似超新星的天体物理源的温和相对论性喷流中产生的魅力介子的衰变。我们证明，$5.7σ$多余的中微子观测冰立方在30 TeV-2 PeV的能量范围内可以解释的中微子在这样的慢喷流超新星产生的扩散通量，使用的天体物理和QCD参数的值与中微子生产的理论不确定性在天体物理来源的粲介子衰变。我们讨论了固有的理论不确定性在高能强子碰撞的魅力生产的评估，以及与慢喷超新星源的天体物理学的不确定性。当质子冷却过程超过质子加速时，源内的质子通量，以及由此产生的中微子通量，在大约几个PeV处被切断。这直接解释了在能量高于几个PeV时事件率突然下降的原因。我们将在光谱加权的魅力生产横截面的能量依赖的效果，并表明，这有一个非常显着的影响中微子通量的形状，大小和截止能量。
2014-07-10 astro-ph.HE hep-ph
Relic proto-stellar disks and the origin of luminous circumstellar interaction in core collapse supernovae
一小部分的核心坍缩超新星（SNe）表明，传出的爆炸波遇到了相当大的质量约1-10 M_sun的星周物质（CSM）在半径约100-1000 AU，远远超过名义上可以解释的爆炸前恒星风。在极端情况下，这种相互作用可能会为迄今发现的最明亮、最具光学能量的SNe提供动力。到目前为止，对CSM起源的解释都集中在核心坍缩前几年到几十年的恒星爆炸性喷发上。在这里，我们考虑另一种可能性，推断CSM是一个遗留磁盘从恒星诞生。我们调查这一假设，通过计算大质量恒星周围的原恒星盘的演化后，他们的早期嵌入阶段使用自相似吸积模型。我们确定了一个初始的引力不稳定（“引力湍流”）阶段，其次是一个更长的时间内的辐射支持的吸积，在此期间，不太有效的非引力形式的角动量运输占主导地位。虽然外部的影响，如存在一个广泛的双同伴，可能会妨碍磁盘的生存在许多系统中，我们发现，大质量（~1-10 M_sun）磁盘可以优先生存周围的最大质量的恒星。这可能是违反直觉的原因，包括：（1）恒星寿命较短;（2）超大质量恒星的光蒸发半径较大（约1000 AU）;（3）由于屏蔽了外部电离源，磁旋转不稳定性受到抑制;（4）大质量盘相对不受低质量恒星碰撞和明亮的蓝色变星爆发的影响。由于非常明亮的超新星是罕见的，测试遗迹盘模型需要限制在一小部分超大质量恒星周围存在长寿盘。
2011-05-30 astro-ph.CO astro-ph.HE
Equation of state effects in core-collapse supernovae
我们研究了核物质状态方程的不同性质对坍缩超新星的影响，重点研究了原中子星收缩及其对激波演化的影响。为此，我们引入了一系列的状态方程，改变核子的有效质量，不可压缩性，对称能，和核饱和点。这使我们能够指出从Lattimer和Swesty到Shen等人的状态方程（模拟中最常用的两个状态方程）改变这些属性的不同效果。特别是，我们跟踪收缩行为的有效质量，这决定了热核子状态方程的贡献。较大的有效质量导致较低的压力在核密度和较低的热指数。这导致了原中子星更快的收缩，从而导致更高的中微子能量，这有助于冲击波演化为更快的爆炸。
2020-03-12 astro-ph.HE nucl-ex nucl-th
Gravitational Waves from a Core g-Mode in Supernovae as Probes of the High-Density Equation of State
本研究通过采用夸克–强子与纯强子EoS的相对论超新星模拟，识别原中子星核心g-模产生的引力波特征，并指出其频率与功率可约束高密度状态方程。
2023-10-01 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
