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
Explosion Dynamics of Parametrized Spherically Symmetric Core-Collapse Supernova Simulations
我们报告的方法，推，触发核心坍缩超新星（CCSN）爆炸的大质量恒星的球对称。这种方法提供了一个框架来研究核心坍缩超新星的许多重要方面：冲击波通过恒星的影响，爆炸性超新星核合成和祖先遗迹连接。在这里，我们给出了一个概述的方法，比较结果的多维模拟和调查的祖和状态方程的黑洞形成的影响。
2016-10-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
The shape of SN 1993J re-analyzed
SN 1993 J是研究最多的IIb型超新星之一。光谱偏振数据分析发表于二十多年前，当时超新星光谱偏振测量领域还处于起步阶段。在这里，我们提出了一个新的分析SN 1993 J的光谱偏振数据和改进的估计其星际偏振（ISP），以及在该领域采用的ISP去除技术的关键审查。SN 1993 J的偏振被发现在$q-u$平面上显示出显著的对齐，表明存在主轴，因此是连续偏振。我们还看到强线极化特征，包括$\mathrm{Hβ}$、He I、{ \sc i} $λ5876$、$\mathrm{Hα}$、He I、{\sc i} $λ6678$、He I、{ \sc i} $λ7065$以及He I、{ \sc i} $λ5876$和$\mathrm{Hα}$的高速（HV）分量。因此SN 1993 J是第二个剥离包层超新星的例子，与iPTF 13 bvn一起，具有突出的HV氦极化特征，并且第一个显示出可能的HV \halpha贡献。总体而言，我们确定所观察到的功能可以被解释为各向异性分布的线形成区域的叠加在椭球喷出物。我们不能排除喷出物中有离轴能量源的可能性。这些数据表明，丰富的结构，是无法访问的，如果只考虑通量谱，但可以探测的光谱偏振观测。在未来的研究中，新的ISP校正数据可以与三维辐射转移模型结合使用，以更好地绘制SN 1993 J喷出物的几何形状。
2020-03-12 astro-ph.GA 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
A mixed helium-oxygen shell in some core-collapse supernova progenitors
我们发展的模型旋转的大质量恒星的铁芯崩溃的阶段，使用MESA代码，并发现在某些情况下，主要是氦和氧的混合成分的壳。在我们研究的初始质量为13-40 Mo和初始旋转速度为0-450 km/s的参数空间中，我们发现只有一小部分模型具有显著质量的氦氧混合壳层。虽然壳层是由于旋转混合而形成的，但坍缩前的旋转速率并不是很高，这是高能中子引发热核爆炸所需要的。我们的研究结果表明，最近重新审视的超新星坍缩引起的热核爆炸机制最多只能解释一小部分核心坍缩超新星。这种氦氧混合壳层的存在仍然可能对核心坍缩超新星有一些影响，例如当喷流存在时的一些核合成过程，或者可能导致特殊的亚发光核心坍缩超新星。
2018-04-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Impact of Axions on the Minimum Mass of Core Collapse Supernova Progenitors
在这项研究中，我们包括在恒星演化模型轴子采用目前最严格的限制，他们的耦合到光子和电子。结果表明，核心坍缩超新星（CCSN）前身星的最小恒星质量上移了近2Mo。这一结果似乎与观测得到的CCSN祖细胞的最小质量存在矛盾。
2017-10-31 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Explosion Mechanism of Core-Collapse Supernovae and Its Observational Signatures
大质量恒星的死亡被许多谜团所笼罩。其中之一是将简并铁核的坍缩转变为爆炸的机制，这一过程决定了超新星爆炸的能量、幸存的致密残骸的性质以及核合成产额。由于现代时域天文测量和对爆炸机制的新测试成为可能，核心坍缩超新星观测的数量一直在加速增长。我们回顾了参数化超新星爆炸模型的预测，并将其与从观测到的光变曲线、光谱和中子星质量推断出的爆炸性质进行了比较。
2020-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Constraining properties of the next nearby core-collapse supernova with multi-messenger signals
随着现代中微子和引力波探测器的出现，多信使探测下一个银河系核心坍缩超新星的前景已经变得非常现实。这样的探测将深入了解核心坍缩超新星的机制，祖星的结构，并可能解决基础物理学中长期存在的问题。为了正确解释这些探测结果，需要彻底了解可能的核心坍缩超新星事件及其多信使信号的景观。我们提出了详细的预测中微子和引力波信号的恒星核心坍缩的一维模拟，跨越景观的核心坍缩的祖先从$9-120\,\mathrm{M}_{\odot}$。为了实现爆炸在1D，我们使用STIR模型，其中包括湍流和对流的影响，在1D超新星模拟的3D爆炸机制。我们研究的引力波发射的一维模拟使用的天体地震学分析的原始中子星。我们发现中微子和引力波信号与其前身星和致密天体的结构有很强的相关性。使用这些相关性，未来的中微子和引力波发射的最初几秒钟的银河系核心坍缩超新星的检测可能能够提供独立于爆炸前的成像和质量的紧凑的对象残留物前回落吸积的恒星演化的约束。
2020-05-12 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
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
The Collapse and Three-Dimensional Explosion of Three-Dimensional, vis à vis One-Dimensional, Massive-star Supernova Progenitor Models
核心坍缩超新星的爆炸结果和诊断敏感地依赖于恒星祖先的性质，但迄今为止，大多数研究都只集中在一维，球对称的大质量恒星祖先。我们提出了一些第一个核心坍缩超新星模拟的三维大质量恒星超新星的祖先，一个12.5-和15-M $_{\odot}$模型，在三维演化从崩溃反弹通过爆炸与辐射流体动力学代码F{ \sc{ornax} }。我们比较使用那些从三维祖细胞的三维模拟的球对称，一维祖细胞相同的质量。我们发现，在大质量恒星演化的最后阶段，三维演化的模型更容易发生爆炸。在这些多维初始模型中产生的湍流作为种子湍流，促进激波复活。对引力波和中微子信号的探测可以揭示反弹前湍流的特征。
2022-01-12 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
White dwarf deflagrations for Type Iax supernovae: Polarisation signatures from the explosion and companion interaction
越来越多的证据表明Iax型超新星可能是双星系统中质量为1000亿克拉塞卡的白矮星的热核爆燃的结果。我们进行蒙特卡罗辐射转移模拟和预测光谱偏振功能起源于超新星爆炸和随后的喷出物与伴星的相互作用。具体来说，我们计算视角相关的流量和偏振光谱的3D模型模拟爆燃的一个brasekhar质量的白矮星，并为第二个模型，模拟喷出物与主序星的相互作用。我们发现，内在的信号是弱极化，只有温和的视角依赖，由于整体的球形对称性的爆炸和去极化贡献的铁族元素占主导地位的喷出物组成。与伴星的相互作用在喷出物中形成了一个空洞，并产生了一个可检测的，但适度的信号，只有在相对蓝色的波长（$\lesssim$ 5000 $\unicode{x212B}$）才有意义。特别是，越来越微弱和红色的光谱预测观察者的取向进一步从腔，而一个温和的偏振信号$P\sim0.2$ %被发现在蓝色波长的取向30 $^\circ$和45 $^\circ$远离腔。我们发现一个合理的协议之间的相互作用模型，从这些方向和光谱偏振数据SN 2005HK和解释的最大光偏振信号在蓝色波长看到这个事件作为一个可能的签名的喷出物同伴的相互作用。我们鼓励进一步的极化观测SNe Iax测试我们的结果是否可以扩展和推广到整个SN Iax类。
2020-02-27 astro-ph.HE astro-ph.SR
Turbulence and magnetic field amplification from spiral SASI modes in core-collapse supernovae
定常吸积激波不稳定性（SASI）在核心坍缩超新星（CCSNe）爆炸阶段的现代模拟中起着核心作用。它可能是实现中微子动力爆炸的关键，并可能与中微子的出生特性（例如，反冲、自旋和磁场）到超新星动力学。使用高分辨率的磁流体动力学模拟，我们研究了湍流的发展，和随后的放大磁场在一个简化的模型后反弹的核心坍缩超新星环境。湍流是由SASI引起的二次不稳定发展而来的。我们的模拟表明，湍流的发展起着重要的作用，为随后的演变的SASI。湍流还通过一个小规模的发电机来放大微弱的磁场。
2012-03-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Critical Conditions for Core-Collapse Supernovae
核心坍缩超新星的爆炸可以近似为原中子星（PNS）吸积的稳态解的崩溃。分析表明，当中微子光度超过临界值L_c时，即使在最佳激波半径R下，中微子球压力也超过流体静力极限。由此得到L_c \propto M^2 T^2（经对数修正）和R \propto M/T，与数值结果一致，其中M、T为PNS质量和中微子温度。近临界流动可以近似为等温层顶部的弹道壳。
2012-06-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Observable fractions of core-collapse supernova light curves brightened by binary companions
许多核心坍缩的超新星祖先被认为是双星系统。如果一颗恒星在一个双星系统中爆炸，早期的超新星光变曲线可以通过超新星喷出物与伴星的碰撞而变亮。当观察者在碰撞产生的洞的方向上时，可以观察到早期的增亮。基于人口合成模型，我们估计的核心坍缩超新星的光变曲线增亮的碰撞，可以观察到的分数。我们发现，0.19%的核心坍缩超新星光变曲线可以观察到碰撞增亮。Ibc型超新星的光变曲线更有可能因碰撞而变亮（0.53%），这是因为大部分的前身星都在双星系统中，而且它们离伴星很近。II型和IIb型超新星的光变曲线受影响较小（分别为~ 1 e-3%和~ 1 e-2%）。虽然一些IIb型和Ibc型超新星的早期缓慢的光变曲线下降被认为是由与伴星的碰撞引起的（例如SN 2008 D），但预期的小部分，以及不切实际的小分离要求，不利于这种说法。未来大型综合巡天望远镜的瞬态巡天预计每年将探测到约10颗具有早期碰撞增亮的Ibc型超新星，它们将能够提供双星系统中超新星祖先的信息。
2015-04-23 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Probing the Core-Collapse Supernova Mechanism with Gravitational Waves
核心坍缩超新星爆炸的机制必须利用引力坍缩提供的能量，并将必要的部分转化为喷出物的动能和内能。尽管经过几十年的理论研究，核心坍缩超新星爆炸的详细机制仍然是未知的，但有迹象表明多维过程是其核心。这开启了用引力波探测超新星机制的可能性，引力波携带着来自垂死大质量恒星深处超新星引擎的直接动力学信息。我提出了一个简明扼要的物理和主要的多维动力学中微子驱动，磁旋转，声学驱动的核心坍缩超新星爆炸的情况下。讨论和对比这些机制的引力波发射特性的估计，我认为，它们的引力波签名是明显不同的，从附近的核心坍缩事件的引力波的观测（或非观测）可以把强大的约束超新星机制。
2009-05-18 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Applications of Machine Learning to Predicting Core-collapse Supernova Explosion Outcomes
大多数现有的标准来自核心坍缩超新星的祖属性是不是很准确地预测爆炸的结果。我们提出了一个新的看识别核心塌陷超新星的爆炸结果使用机器学习方法。通知样本的100个二维轴对称超新星模拟进化与天炉座，我们训练和评估的随机森林分类器作为爆炸预测。此外，我们研究基于物理的功能集，包括紧凑性参数，Ertl条件，和一个新开发的集，其特征在于硅/氧界面。从9 $-$ 27 M $_{\odot}$超过1500超新星祖先，我们另外训练自动编码器直接从祖先密度分布提取物理不可知的功能。我们发现，仅密度分布包含有意义的信息，其爆炸性。硅/氧和自动编码器功能都能预测爆炸结果，精确度为$\approx$ 90\%。在更大的多维模拟集的预期中，我们确定了机器学习应用程序在爆炸结果预测之外的未来方向。
2022-08-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
2D and 3D Core-Collapse Supernovae Simulation Results Obtained with the CHIMERA Code
最近，通过多万亿次计算机的可用性和超新星代码的日益复杂化，在核心坍缩超新星的真实建模方面取得了很大进展。这些改进使模拟具有足够的真实性，长期以来一直是个谜的爆炸机制可能很快就会被描绘出来。我们简要介绍了CHIMERA代码，超新星代码，我们已经开发出模拟核心坍缩超新星在1，2，和3个空间维度。然后，我们描述了一套正在进行的2D模拟开始从12，15，20和25太阳质量的祖。这些都表现出爆炸，目前正处于膨胀阶段，冲击波在5,000到20,000公里之间。我们还简要地描述了一个正在进行的模拟在3个空间维度开始从15太阳质量祖。
2010-02-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Sterile neutrino oscillations in core-collapse supernovae
我们已经进行了核心坍缩超新星模拟，允许电子中微子（或其反粒子）与右手无菌中微子之间的振荡。我们已经考虑了一系列的混合角和不育中微子的质量，包括那些符合不育中微子作为暗物质的候选者。我们研究这种振荡是否会影响超新星的核心反弹和冲击再加热。我们确定的最佳范围的混合角和质量，可以大大提高超新星爆炸有效地传输电子反中微子从核心后面的冲击，他们提供额外的加热，导致更大的爆炸动能。我们表明，这种效应可以导致恒星爆炸，否则就会崩溃。我们发现，一个有趣的周期性的中微子光度的发展，由于一个周期的中微子密度的耗尽转换为无菌中微子关闭转换，然后由一个补充的中微子密度作为中微子运输通过核心。
2014-10-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
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
Core-collapse supernovae and neutrino properties
我们强调在超新星中微子领域的发展。我们讨论了未来的观测的重要性，通过运行和即将进行的实验，从下一个超新星的中微子信号，以及弥漫的超新星中微子背景。
2022-05-27 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
On the rate of core collapse supernovae in the Milky Way
几个大型中微子望远镜，在世界各地的不同地点运作，作为他们的主要目标是第一次检测中微子发射的引力坍缩在银河系。这些观测计划的成功取决于银河系超新星核心坍缩的速率，$R$。在这项工作中，标准的统计技术被用来结合几个独立的结果。它们的一致性进行了讨论，并确定了最关键的输入数据。对$R$的推断进一步测试和完善，包括直接信息的发生率引力坍缩事件在银河系和本星系群，从中微子望远镜和电磁调查。对误差进行保守处理，得到一个组合速率$R=1.63 \pm 0.46$（100年）$^{-1}$ ;核心坍缩超新星事件之间的对应时间是$T=61_{-14}^{+24}$ ~yr。强调了更新恒星出生率方法分析的重要性。
2020-09-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Core-Collapse Supernova Explosion Mechanism
核心坍缩超新星的爆发机制是恒星天体物理学中一个长期存在的问题。我们简要地概述了解决方案的主要竞争者，并回顾了最近的努力，通过多维模拟核心坍缩超新星爆炸模型。我们讨论了几个建议，解决问题的失踪或延迟中微子驱动的爆炸在三维超新星模型，包括-除其他外-在对流燃烧壳的微观物理和大种子扰动的变化。重点是中微子驱动的机制，我们总结了目前的努力，预测超新星爆炸和残留物的第一性原理模型的基础上，更多的唯象方法。
2017-02-22 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Calibrating hydrogen-rich core-collapse supernovae for their use as distance indicators independently of type Ia supernovae
使用我们的新的广义相对论，辐射流体力学，拉格朗日代码，我们计算了一个相当扩展的网格富氢核心坍缩超新星（CC-SN）模型，并探讨了其“标准化”的潜力作为距离指标。我们讨论了文献中先前报道的一些校准的性质，并根据光变曲线的行为提出了新的相关性，该相关性可用于仅使用光度数据校准富氢CC-SNe。
2011-09-08 astro-ph.SR
Seeking Core-Collapse Supernova Progenitors in Pre-Explosion Images
我总结了我们所知道的关于恒星的本质，最终爆炸为核心坍缩超新星从检查之前采取的爆炸图像。通过记录超新星爆发前和超新星爆发后的图像，通常使用天基光学探测器或配备激光导星自适应光学系统的地基红外探测器以高分辨率拍摄，现在已经有近36颗核心坍缩超新星的祖先恒星的性质被直接测量或（更常见的）通过建立光度上限来限制。这些研究可以直接与恒星演化模型进行比较，从而可以对祖星的物理特征进行估计。我回顾祖特性（或限制）推断，从这项工作中的每一个主要的核心坍缩超新星类型（II-高原，II-线性，IIb，IIn，Ib/C），特别侧重于所使用的分析技术和过程中，通过得出的结论。还提供了一些个别事件的简要讨论，包括SN 2005 gl，一个IIn型超新星，被证明有一个非常明亮的-因此非常巨大的-在一个暴力的，明亮的蓝色变星样喷发阶段后不久爆炸的祖先，与标准的理论预测相反。
2009-08-13 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
First Simulations of Core- Collapse Supernovae to Supernova Remnants with SNSPH
我们提出了第一个三维模拟超新星冲击的演变从一开始在恒星核心通过发展的超新星遗迹到Sedov阶段。我们的一组模拟使用两种不同的祖先和两种不同的条件的环星环境的结构。这些计算证明了超新星不稳定性（随着冲击波穿过恒星而发展的不稳定性）在定义超新星遗迹中不稳定性的结构和长期发展方面的作用。我们还提出了第一次调查恒星和星际物质之间的混合超新星演变成一个年轻的超新星遗迹。
2013-05-17 astro-ph.SR
Core Collapse Supernova Gravitational Wave Emission for Progenitors of 9.6, 15, and 25 Solar Masses
我们提出了引力波发射预测的基础上，三个核心坍缩超新星模拟对应于三个不同的祖质量。质量跨度很大，在9.6到25太阳质量之间，最初都是不旋转的，并且有两种金属丰度：零和太阳。我们计算了正极化和交叉极化下的引力波应变随时间的演化，以及它们的谱分解和特征应变。
2022-08-22 astro-ph.HE astro-ph.SR gr-qc
Spectropolarimetry of Extremely Luminous Type Ia Supernova 2009dc: Nearly Spherical Explosion of Super-Chandrasekhar Mass White Dwarf
本文介绍了对一颗Ia型超新星SN 2009 dc的首次偏振光谱观测。在B带最大值后5.6天和89.5天进行观察。在较晚的时期所采取的数据被用来确定星际偏振。连续极化被发现是小的（<0.3%），表明爆炸是近球对称的。这一事实表明SN 2009 dc不太可能发生非球面爆炸。在Si II和Ca II线的极化清楚地显示了Q-U平面中的一个环，表明中间质量元素的非轴对称，clusional分布。在Si和Ca线上的线极化程度是中等的（分别为0.5% ± 0.1%和0.7% ± 0.1%），但它高于从其他Ia型SNe的趋势所预期的。这可能表明，在厚的富56 Ni层（>~ 1.2 Msun）上方存在足够厚的富硅层。观测到的光谱偏振特性，结合光度和光谱特性，表明SN 2009 dc的前身具有超克拉塞卡质量，爆炸几何形状是全球球对称的，中等质量元素呈团块状分布。
2010-03-29 astro-ph.CO astro-ph.SR
Evaluating nuclear physics inputs in core-collapse supernova models
核心坍缩超新星模型依赖于核和弱相互作用物理输入的细节，就像它们依赖于宏观物理学的细节一样（运输，流体力学等），数值方法和祖先。我们目前的初步结果，从我们正在进行的比较研究核和弱相互作用物理输入核心坍缩超新星模型使用球对称，广义相对论，中微子辐射流体动力学代码敏捷Boltztran。我们专注于核EoS的影响和改善的不透明度，特别是中微子-核子相互作用的影响的比较。
2010-12-30 astro-ph.SR
The Metallicity Dependence of the Minimum Mass for Core-Collapse Supernovae
了解核心坍缩超新星的祖先及其人口统计数据是目前天文学许多研究的关键因素，但迄今为止仍然难以捉摸。利用MESA恒星演化程序研究了形成核塌缩超新星的质量下限与恒星初始金属丰度的关系。我们发现这个质量极限在约[Z] = -2处最小，值为~ 8.3 Msun。在[Z] = 0时，极限为~ 9.5 Msun，并随着金属丰度的增加而继续上升。因此，对于一个固定的初始质量函数，在[Z] =-2时，超新星爆发率可能会高出20%到25%。这影响了观测到的SN率作为宇宙学恒星形成率、超新星调查率预测和人口合成研究的探针的关联。
2013-02-05 astro-ph.SR
Neutrinos and core-collapse supernovae
讨论了核心坍缩超新星中中微子味转换的最新进展，重点讨论了中微子-中微子相互作用的影响。后者已被证明会产生新的现象，大大改变中微子通量和超新星观测。特别是，我们之间的链接的频谱分裂和磁共振现象。此外，最近的研究表明，超新星中微子流存在轻子CP破坏效应。我们总结了这些发现。
2011-08-31 astro-ph.SR hep-ph
The Core Collapse Supernova Rate from the SDSS-II Supernova Survey
利用Sloan数字巡天II超新星巡天（SDSS-II SNS）的数据测量了红移范围（0.03<z<0.09）的体积核坍缩超新星（CCSN）速率。使用89个CCSN的样本，我们发现在平均红移为0.072 +/- 0.009时，体积平均速率为（1.06 +/- 0.19）x 10**（-4）/（yr Mpc**3）。我们测量的CCSN光度函数的数据，并考虑对恒星形成历史的影响。
2014-09-02 astro-ph.CO astro-ph.SR
Flavor Oscillations in Core-Collapse Supernovae
核心坍缩超新星是研究中微子物理学许多方面的独特实验室。核心坍缩超新星中原中子星附近的特征是大物质和中微子密度。这个区域的一个显著特征是中微子-中微子相互作用的影响。随后的非线性多中微子系统的性质进行检查，特别强调其集体行为和对称性。中微子的性质和相互作用的r-过程核合成，可能发生在超新星环境的影响进行了讨论。
2012-09-26 astro-ph.SR hep-ph nucl-th
Neutrino Emission as Diagnostics of Core-Collapse Supernovae
随着银河系核心坍缩超新星的无数探测事件，当前和未来的中微子探测器将能够采样详细的，随时间变化的中微子通量和光谱。这为从中微子信号的各个阶段推断超新星物理学提供了巨大的可能性，从中子化爆发到吸积和早期爆炸阶段再到冷却阶段。该信号将约束年轻的原中子星的质量、半径等体参数的时间演化以及前身星的结构，探测超新星核心的多维现象，并约束早期爆炸阶段的动力学。除了进一步的天体物理学意义，超新星中微子也可能进一步阐明超核密度物质的性质和粒子物理学中的未决问题。
2019-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ex
On the Progenitors of Core-Collapse Supernovae
理论认为，一颗初始质量约为太阳质量8倍至140倍的恒星，其铁核会发生灾难性的引力坍缩，最终形成中子星或黑洞。这种核心坍缩过程通常被认为伴随着恒星外壳的喷射，成为超新星。这一既定理论现在正在通过观测进行验证，超过30颗核心坍缩超新星的祖先恒星的性质已经通过检查爆炸前拍摄的高分辨率图像直接测量。在这里，我回顾了从这些研究中学到的东西，并简要地探讨了对恒星演化理论的潜在影响，“失败的超新星”的存在，以及我们对核心坍缩爆炸机制的理解。
2010-10-31 astro-ph.CO astro-ph.SR
A new radiation-hydrodinamics code to study core-collapse supernova events
为了澄清核心坍缩超新星事件的性质，我们开发了一个专门定制的相对论，辐射流体力学拉格朗日代码，使我们能够模拟这些事件中的主要观测量（光变曲线，光球速度和温度的演变）的演变。简要讨论了代码的特点、一些测试用例模拟和代码的可能应用。
2011-09-08 astro-ph.SR
The equation of state and composition of hot, dense matter in core-collapse supernovae
状态方程和物质的组成计算典型的条件下，在核心坍缩超新星的预塌缩和早期坍缩阶段。的组合物的核统计平衡的假设下进行评估，当该物质被认为是一个“几乎”的理想气体，由于核的热激发的修正，自由核子简并，库仑和表面能修正。对这些修正的说明使我们能够得到密度略低于核物质密度的成分。通过与Shen等人发展的状态方程的比较，我们考察了最近大多数超新星状态方程所用的一个代表核的近似。我们发现，广泛分布在核图表的组成是不同的，取决于质量公式，而消耗量是相当接近的沈的状态方程。
2009-04-24 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
Massive Star Evolution and Nucleosynthesis -Lower End of Fe-Core Collapse Supernova Progenitors and Remnant Neutron Star Mass Distribution-
为了探索恒星演化、超新星、伽马射线暴和核合成等各个方面的问题，我们开发了一个新的高效的恒星演化程序。在本文中，我们描述了这个新的代码和比较的结果与以前的代码计算。具体而言，我们专注于铁核坍缩超新星下端的祖先演化，以及残余中子星的质量分布。我们描述了不同的假设将导致不同的中子星质量分布。我们还回顾了我们研究小组最近的工作。
2012-07-23 astro-ph.SR
Simulations of the Magneto-rotational Instability in Core-Collapse Supernovae
通过分析典型坍缩后系统中不稳定模式的增长率和简化模型的数值模拟，我们评估了磁旋转不稳定性在核心坍缩超新星中的重要性。差分旋转和热分层的相互作用定义了不同的不稳定制度，我们在我们的模拟确认。我们调查的增长的MRI的寄生不稳定性的终止，建立标度律表征终止振幅，并研究的饱和湍流状态的长期演变。
2009-11-17 astro-ph.SR
Type Ic core-collapse supernova explosions evolved from very massive stars
我们调查的可能性，一个超发光的Ic型核心坍缩超新星产生大量的56镍。主序星质量大于100 Msun且金属丰度为0.001 < Z < 0.004的超大质量恒星，预计会爆发为超亮的Ic型超新星。质量约为110 - 150 Msun且Z < 0.001的恒星，如果在脉动对不稳定性过程中失去了整个H和He层，则会爆炸为Ic型脉动对不稳定性超新星。我们评估的总喷出物的质量和产量的56镍，O和硅的核心坍缩超新星演化的非常大质量的恒星。我们采用43.1和61.1 Msun WO星Z=0.004的超新星祖先预计爆发的Ic型核心坍缩超新星。这些祖先在零年龄的主序中有110和250 Msun的质量。爆炸能量大于2 e52 erg的球形爆炸产生超过3.5 Msun 56 Ni，足以重现SN 2007 bi的光变曲线。爆炸的非球面性影响总喷出物质量以及56 Ni、O和Si的产率。110和250 Msun模型的非球形爆炸重现了SN 2007 bi的56 Ni产额。这些爆炸也将显示出大的速度分散。SN 2007 bi的爆炸可能是由一颗非常大质量的恒星演化而来的非球形核心坍缩超新星。
2013-12-26 astro-ph.SR
A low energy core-collapse supernova without a hydrogen envelope
大质量恒星的最终命运取决于许多因素，包括质量、旋转速率、磁场和金属丰度。理论表明，一些大质量恒星（最初大于25-30太阳质量）最终会成为沃尔夫-拉叶星，由于强烈的恒星风造成质量损失而缺乏氢。这些恒星中质量最大的恒星有可能形成黑洞的核心，理论预测爆炸产生的喷出物具有低动能，微弱的光学显示和小质量分数的放射性镍（1，2，3）。低能超新星的另一个起源是相对低质量恒星（7-9个太阳质量）的氧-氖核心通过电子捕获而坍缩（4，5）。然而，没有弱的，缺氢的，核心坍缩的超新星是已知的。在这里，我们报告说，这种微弱的，低能量的核心坍缩超新星确实存在，并表明SN 2008 ha是有史以来观测到的最微弱的贫氢超新星。我们提出，其他类似的事件已经被观察到，但它们被错误地归类为特殊的热核超新星（有时标记为SN 2002 cx类事件（6））。这一发现可能将这些微弱的超新星与一些长时间的伽马射线暴联系起来。极微弱的氢剥离的核心坍缩超新星被认为产生了那些长的伽马射线暴，其余辉没有显示出与超新星有关的证据（7，8，9）。
2009-03-24 astro-ph.SR
Neutrino-induced nucleosynthesis as a result of mixing between the He and C-O-Ne shells in core-collapse supernova
本文计算了中微子引起的~ 4 He分裂的核合成产额，其中包括~ 4 He穿透碳-氧-氖壳层的情况。当4 He被拉到半径R < 10^9 cm时，中微子对弱r过程分量的产生的贡献就变得很明显了。
2013-08-21 astro-ph.SR
Core-Collapse Supernovae: Explosion Dynamics, Neutrinos and Gravitational Waves
几十年来，对超新星爆炸机制的探索一直是计算天体物理学中的一个突出挑战。模拟现在已经进展到一个阶段，在这个阶段，解决方案似乎接近，中微子和引力波信号从自洽爆炸模型变得可用。在这里，我们集中在超新星建模的最新进展之一，包括广义相对论在多维中微子流体力学模拟，并提出了最新的模拟结果为11.2和15太阳质量的祖。我们还提到3D效应是超新星物理学的另一个方面，有待进一步，更彻底的研究。
2011-12-08 astro-ph.SR
General Relativistic Explosion Models of Core-Collapse Supernovae
我们目前的结果，从第一代多维广义相对论中微子流体动力学模拟核心坍缩超新星。与使用纯牛顿近似或“有效引力势”方法计算的模型进行比较，发现加热条件和引力波谱存在明显的定量差异。我们的研究结果强调了广义相对论在超新星问题中的重要作用（这似乎与其他重要因素，如维数和状态方程），无论是我们的爆炸动力学的理解，以及可观察到的签名的预测。
2011-12-08 astro-ph.SR gr-qc
The Cosmic Core-collapse Supernova Rate does not match the Massive-Star Formation Rate
我们确定了一个“超新星速率问题”：测量的宇宙核心坍缩超新星速率是一个因素的~ 2小（与显着性~ 2西格玛）比从测量的宇宙超新星形成率预测。这种比较对于从星系演化和富集到中子星和黑洞丰度的主题至关重要。我们系统地探索可能的解决方案。恒星形成率数据的准确性和精确性以及转换为超新星速率的准确性和精确性得到了很好的支持，拟议的修改将产生深远的影响。主要的影响可能是许多超新星被错过了，因为它们要么是光学暗淡（低光度）或黑暗，无论是固有的还是由于遮蔽。我们调查超新星太暗，已被发现在宇宙调查的详细研究所有超新星发现在本地卷。如果包括可能的超新星冒名顶替者，那么暗超新星是足够常见的分数来解决超新星速率问题。如果它们不包括在内，那么暗核坍缩的速度可能很大。其他的替代方案是，我们对恒星形成或超新星速率的理解发生了令人惊讶的变化，包括超新星在小星系中的形成方式与正常星系不同。这些可能性可以通过即将到来的超新星调查，恒星形成测量，寻找消失的大质量恒星和超新星中微子的测量来区分。
2011-08-23 astro-ph.CO astro-ph.SR
Progenitors of core-collapse supernovae
了解核心坍缩超新星的前身是理解爆炸的基本组成部分。综述了近年来发现此类恒星的进展。可以产生超新星的最小初始质量已经收敛到8 +/- 1太阳质量，这是直接探测到的II-P SNe的红超巨星祖先和最大质量的白矮星祖先，尽管这个值是模型依赖的。看来大多数Ibc型超新星都是由中等质量的相互作用双星产生的。高能量、宽线的Ic超新星可能是由大质量的沃尔夫-拉叶祖星产生的。有一些证据表明，大多数大于20个太阳质量的大质量恒星可能会安静地坍缩成黑洞，而爆炸仍然没有被发现。最近发现的一类超亮II型超新星和直接探测到的一些具有明亮的蓝色变星特征的祖星表明，一些非常大质量的恒星确实会产生高能爆炸。其物理机制仍有争议，这些SNe对恒星演化理论提出了挑战。
2009-10-27 astro-ph.CO astro-ph.SR
Core-collapse Supernova Constraint on the Origin of Sterile Neutrino Dark Matter via Neutrino Self-interactions
新的中微子自相互作用可以为无菌中微子暗物质（S $ν$ DM）的残余丰度开辟可行的参数空间。在这项工作中，我们使用核心坍缩超新星来约束遗迹目标，这与S $ν$ DM主要产生时的早期宇宙时代具有相同的基本过程和相似的环境。我们提出了一个详细的计算上的超新星冷却速率的大规模标量介导的中微子自相互作用的影响，包括推导的热势存在的非零化学势从等离子体物种。我们的研究结果表明，超新星冷却的论点可以涵盖中微子自相互作用参数空间，补充地球和宇宙学探测。
2022-07-28 astro-ph.CO astro-ph.SR hep-ph
The Role of Collective Neutrino Flavor Oscillations in Core-Collapse Supernova Shock Revival
我们探讨了由于中微子-中微子相互作用引起的集体中微子味振荡对停滞核塌缩超新星激波后中微子加热的影响。我们进行轴对称（2D）辐射流体动力学核心坍缩超新星模拟，跟踪的第一个400毫秒后核心反弹的演变在11.2太阳质量和15太阳质量的祖星。使用这些二维模拟的输入，我们进行中微子味振荡计算在多能量单角度和多角度单能量近似。我们的研究结果表明，风味转换不会设置，直到接近或以外的失速冲击，提高加热不超过百分之几，在最乐观的情况下。因此，我们得出结论，标准的核心坍缩超新星的反弹前爆炸动力学仍然不受中微子振荡。在高电子密度区域的多角度效应可以进一步抑制集体振荡，加强我们的结论。
2012-02-01 astro-ph.SR hep-ph nucl-th
