The fate of rotating massive stars across cosmic times
本研究利用GENEC模型网格探究旋转与金属丰度对大质量恒星命运的影响，发现旋转降低黑洞形成的初始质量阈值，证实命运的强金属丰度依赖性，还预测了对不稳定质量间隙，为理解恒星演化与宇宙影响提供依据。
2025-09-02 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The fate of supernova remnants near quiescent supermassive black holes
越来越多的观测证据表明，大多数星系核既有超大质量黑洞（SMBH），也有年轻的恒星。由于大量的大质量恒星，预计在SMBH的影响范围内会发生核心坍缩超新星。我们开发了一种新的数值方法，Kompaneets近似的基础上，跟踪超新星遗迹（SNR）在这些恶劣的环境中，径向气体梯度和SMBH潮汐的演变。我们跟踪SNR冲击的绝热演化，直到50%的残余物处于辐射阶段或减慢到低于SMBH开普勒速度并被剪切分开。在这种方式中，我们得到的形状和寿命的SNR作为一个函数的爆炸距离的SMBH，气体密度分布和SMBH质量。作为一个应用，我们在这里只关注静止的SMBH，因为它们的光可能不会妨碍SNR的检测，因为我们可以利用我们银河系中心无与伦比的详细观测。假设性质，如气体和恒星的内容规模适当的SMBH质量，我们研究SNR的演变周围的其他静态SMBH。我们发现，对于质量超过~10^7 Msun的SMBH，SNRs的潮汐破坏可以在不到10^4年的时间内发生，导致X射线发射绝热阶段缩短，并且没有辐射阶段。另一方面，在我们的银河系中心，只有适度的破坏预计在他们的X射线阶段的SNR。这与对Sgr A东SNR寿命的估计是一致的，这使我们预期在Sgr A* 的影响范围内每10^4年就有一颗超新星。
2015-01-12 astro-ph.HE
Evolution and final fate of solar metallicity stars in the mass range 7-15 Msun. I. The transition from AGB to SAGB stars, Electron Capture and Core Collapse Supernovae progenitors
本文系统研究了太阳金属丰度下7-15倍太阳质量非旋转恒星的演化，确定了从AGB到SAGB的转变边界，并给出了不同初始质量恒星形成简并CO核、ONeMg核、白矮星、电子俘获超新星或核心坍缩超新星的最终归宿判据。
2023-11-30 astro-ph.HE astro-ph.SR
The fate of the failed supernova candidate M31-2014-DS1
Liverpool John Moores University（利物浦约翰摩尔斯大学）；University of Arizona（亚利桑那大学）；Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian（天体物理中心 | 哈佛与史密森尼学会）；Michigan State University（密歇根州立大学）
研究通过JWST等观测发现M31-2014-DS1可能为失败超新星或恒星合并的候选体，其尘埃遮蔽导致难以确定物理性质。
2026-01-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Pre-supernova evolution and final fate of stellar mergers and accretors of binary mass transfer
本研究利用MESA模拟，揭示双星质量吸积与并合如何改变大质量恒星的前超新星结构，导致蓝超巨星阶段及独特核心结构，并影响最终黑洞或中子星的形成质量。
2024-03-06 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
LAMOST J1010+2358 is not a Pair-Instability Supernova Relic
本文通过对 LAMOST J1010+2358 的高分辨率光谱进行非 LTE 丰度分析，测定其碳和铝丰度，证明该恒星并非由对不稳定超新星遗迹形成，而是源于低质量核心坍缩超新星，从而否定了此前的发现。
2024-08-07 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Constraining the final fates of massive stars by oxygen and iron enrichment history in the Galaxy
最近对核心坍缩超新星的观测研究表明，只有零年龄主序星质量小于$16$ - $18\ M_\odot$的恒星在成为红超巨星时才会爆炸，产生IIP型超新星。这可能意味着更大质量的恒星会产生其他类型的超新星，或者它们只是坍缩成黑洞而不会产生明亮的超新星。这个失败的超新星假说可能会导致氧气生产效率非常低，因为在$20$ - $30\ M_\odot$周围具有零年龄主序星质量的大质量恒星的内层中大量产生的氧气可能不会被喷射到周围的星际空间中。我们首先假设一个未指定的人口的氧气注入事件有关的大质量的恒星，并获得一个模型无关的约束有多少氧气应该在一个单一的事件中释放，以及如何频繁地发生这样的事件。我们进一步进行了单盒星系化学富集计算与不同质量范围的大质量恒星爆炸的核心坍缩超新星。我们的研究结果表明，假设所有具有$9$ - $100\ M_\odot$的大质量恒星爆炸为核心坍缩超新星的模型仍然是最合适的解释太阳的氧和铁的丰度和它们在银河系中的富集历史。银河系中的氧质量没有得到解释时，假设只有大质量恒星的零年龄主序星质量在9-17 $M_\odot$的范围内，有助于银河系的氧富集。这一发现意味着，质量比$17M_\odot$大的恒星中有相当一部分应该在超新星爆炸或其他质量损失过程中喷射出它们的氧层。
2017-12-06 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Type Icn SN 2021csp: Implications for the Origins of the Fastest Supernovae and the Fates of Wolf-Rayet Stars
我们目前对SN 2021 csp的观测，这是新发现的超新星类型（Icn型）的第二个例子，其特征是早期具有强，窄，天鹅座P碳特征。SN在早期表现为快速而明亮的蓝色瞬变，由于快速SN喷出物（v ~ 30000 km/s）与WC类前身在爆炸前几个月产生的大量、密集、快速移动的C/O风之间的强相互作用，在3天内达到绝对星等峰值-20。窄线特征在爆炸后10-20天从光谱中消失，取而代之的是以宽Fe特征为主的蓝色连续谱，让人想起Ibn和IIn型超新星，并表明与更广泛的H/He-贫物质的相互作用较弱。爆炸后约60天，当相互作用停止时，瞬变突然消失。在后期阶段的深度限制表明最小的重元素核合成，低喷出物质量，或两者兼而有之，并意味着一个不同于经典的Ic型超新星的起源。我们将SN 2021 csp与其他快速发展的相互作用瞬变的背景下，并讨论各种祖场景：一个超剥离的祖星，脉动对不稳定爆发，或喷气驱动的回落超新星从沃尔夫-拉叶星。退而求其次的方案自然可以解释这些事件和无线电响亮的快速瞬变之间的相似性，并提出一个图片，其中大多数恒星质量足以经历WR阶段直接坍缩到黑洞在他们的生命结束。
2022-01-11 astro-ph.HE
Core-collapse supernovae stymie secret neutrino interactions
超新星核心中中微子之间超越标准模型的相互作用-- { \it秘密相互作用} --可能会阻止激波的复活，阻止超新星爆炸。此外，如果前往地球的超新星中微子与遗迹中微子发生秘密相互作用，到达地球的中微子爆发可能会在能量上向下散射，低于检测阈值。我们通过超新星中微子探测秘密的中微子相互作用，并将我们的发现应用于超新星SN 1987 A。我们把最严格的边界上的味道普遍的秘密相互作用发生通过一个新的调解人与质量之间的10兆电子伏和1 GeV。
2021-04-25 astro-ph.HE hep-ph
Cosmic-Ray Boosted Diffuse Supernova Neutrinos
针对宇宙射线散射增强中微子通量的研究热点，本文分析了宇宙射线与未被探测的弥散超新星中微子背景散射产生的增强通量，发现其远低于多种已知中微子通量。
2025-09-04 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
Elaborating the Ultimate Fate of Fast Collective Neutrino Flavor Oscillations
密集的中微子和反中微子云可以表现出快速的集体味振荡。以前，在物理学。126（2021）061302中，我们提出这种风味振荡导致去极化，即，味道的不可逆混合，其程度取决于不同味道的初始动量分布。在本文中，我们详细阐述和推广了这个建议，并与文献中的相关结果进行了比较。我们提出了一个准确的分析估计较低的静止点的快速风味摆，并强调放松机制，即，横向弛豫、多极级联和味道波的混合，这导致它稳定下来。我们估计去极化的程度，它对动量和净轻子不对称性的依赖，以及它的推广到三种口味。最后，我们规定的退偏分布和通量，可用于超新星/核合成模拟和超新星中微子现象学的近似分析配方。
2022-12-27 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Probing self-interacting sterile neutrino dark matter with the diffuse supernova neutrino background
本文提出利用 DSNB 能谱中的凹陷特征探测 keV 级强自相互作用惰性中微子暗物质，并说明未来中微子探测器可检验规避现有约束的参数。
2023-12-08 astro-ph.CO astro-ph.HE hep-ph
Ultra-stripped supernovae: progenitors and fate
密近联星中超剥离恒星的爆炸可能导致喷出物质量< 0.1 M_sun，并且可以解释最近发现的一些弱而快的光学瞬变现象。在Tauris等人（2013）中，证明了中子星（NS）的氦星伴星可能经历质量转移并演化成裸露的~1.5 M_sun金属核，略高于Brachasekhar质量极限。在这里，我们提出了一个系统的调查祖先的演变，导致超剥离超新星（SNe）。特别是，我们研究的二进制参数空间导致电子捕获（EC SNe）和铁芯崩溃SNe（Fe CCSNe），分别，并确定的氦喷射量与应用程序，其观测分类为Ib型或Ic型。我们主要讨论的系统中，SN的祖先是氦星的捐助者的初始质量MHe = 2.5 - 3.5 Msun在紧密的双星与轨道周期P_orb = 0.06 - 2.0天，并举办一个吸积NS，但我们也讨论了更广泛的系统和更大的质量和更轻的-以及单-氦星的演化。在某些情况下，我们能够跟踪演化，直到硅燃烧的开始，就在SN爆炸的前几天。我们发现，超剥离SNe是可能的EC SNe和Fe CCSNe，和喷射的氦的量与P_orb相关-最紧密的系统，甚至有捐助者被剥离到小于0.01 M_sun的信封。我们估计超剥离SNe的上升时间在12小时-8天的范围内，和光变曲线衰减时间在1和50天之间。超剥离SNe可能产生质量范围为1.10 - 1.80 M_sun的NS，并且与LIGO/VIRGO高度相关，因为大多数（…
2015-06-09 astro-ph.HE astro-ph.SR
Mass loss and fate of the most massive stars
300 Msun以下的大质量恒星的命运非常不确定。这些天体会产生对不稳定性爆炸还是正常的Ic型超新星？为了解决这些问题，我们需要知道它们在生命中的质量损失率。在这里，我们提出的质量损失预测的超大质量恒星（VMS）的范围在60-300 Msun。我们使用一种新的方法，同时预测风终极速度（vinf）和质量损失率（dM/dt）作为恒星参数的函数：（i）光度/质量伽马，（ii）金属丰度Z，和（iii）有效温度Teff。利用我们的结果，我们评估了最大质量恒星的可能结果。
2012-09-26 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Black Dwarf Supernova in the Far Future
在遥远的未来，在恒星形成停止后的很长一段时间里，宇宙中将充满稀疏的简并残余物，其中大多数是白矮星，尽管它们的最终命运是一个悬而未决的问题。这些白矮星将冷却并冻结成固态的黑矮星，而致密核聚变将慢慢地将它们的成分加工成铁-56。然而，由于电子分数的下降，这些恒星的拉塞卡极限将降低，最终将低于最大质量的黑矮星。因此，质量大于$\sim 1.2 M_\odot$的孤立矮星将在遥远的未来由于铁-56在其核心的缓慢积累而坍缩。如果质子衰变不发生，那么这就是大约$10^{21}$恒星的最终命运，大约占可观测宇宙中所有恒星的百分之一。我们目前的计算的内部结构的黑矮星与铁的核心作为一个模型的祖先。从致密核融合率，我们估计它们的寿命，因此延迟时间为$10^{1100}$年。我们推测，高质量的黑矮星超新星类似于O/Ne/Mg白矮星的吸积引起的坍缩，而随后的低质量瞬变类似于剥离包层的核心坍缩超新星，可能是热寂之前最后一个有趣的天体物理瞬变。
2020-08-05 astro-ph.HE nucl-th
Model-independent Astrophysical Constraints on Leptophilic Dark Matter in the Framework of Tsallis Statistics
我们推导出模型无关的天体物理学约束的亲轻子暗物质（DM），考虑其在超新星核心的热生产，并考虑核心温度波动的框架内的$q$变形Tsallis统计。在一个有效的场论的方法，DM费米子通过标量赝标量，矢量轴向矢量，或张量轴向张量类型的6维运营商与标准模型相互作用，我们得到的有效截止尺度$Λ$从超新星冷却和自由流的DM从超新星核心，并从热遗迹密度的考虑，取决于DM质量和$q$ -变形参数的界限。利用SN 1987 A的能量损失率的Raffelt判据，我们得到了$\Lda \gtrsim 3$（12）TeV的下限，对应于$q = 1.0~(1.1)$和$T_{\rm SN}=30$ MeV的平均超新星核心温度.根据SN 1987 A核外10% DM费米子自由流的光学深度判据，冷却边界被限制在$\Lda \gtrsim 1$ TeV.对于$m_χ\lesssim T_{\rm SN}$，冷却和自由流动边界对DM质量$m_χ$不敏感，而对于$m_χ\gg T_{\rm SN}$，边界由于DM数密度的玻尔兹曼抑制而显著减弱。我们还计算了DM粒子的热遗迹密度，发现它对$Λ^4/m_χ^2$施加了一个上界，它与冷却/自由流动的约束一起显着约束轻亲轻子DM。
2019-02-16 astro-ph.HE hep-ph
Evolution and Final Fates of a Rotating 25 M$_{\odot}$ Pop III star
本文通过一维恒星演化模拟，研究不同初始旋转速度对25 M$_{\odot}$第三族恒星质量损失和最终归宿的影响，发现快速旋转会增强CNO元素向表面混合并导致巨大质量损失，同时给出其核心坍缩超新星爆发光变曲线。
2023-07-06 astro-ph.HE
The fate of fallback matter around newly born compact objects
年轻中子星周围的回退盘的存在多年来一直被用来解释各种各样的现象。在这里，我们进行了一个这样的磁盘的形成在超新星爆炸的数值调查，同时考虑中子星（NS）和黑洞（BH）的残余物。使用公共代码MESA，我们计算了超新星前物质的角动量分布，对于初始质量M在13 - 40 Msun范围内的恒星，初始表面旋转速度vsurf在临界速度的25%和75%之间，金属丰度Z为太阳值的1%，10%和100%。这些预SN模型以在10^{50} -3x 10 ^{52}尔格之间变化的能量E爆炸，并且计算回退材料的量。我们发现，如果磁矩在角动量输运中起着重要的作用，那么NS周围的回退盘，即使是低金属丰度的主序星，也不是SN爆炸的结果。只有在可以忽略的磁矩和微调的爆炸能量的条件下，才能在年轻的NS周围形成这样的盘。对于那些留下BH残留的恒星，如果磁场不起很强的作用，则盘的形成是普遍存在的;然而，与NS的情况不同，即使内部有很强的磁耦合，盘也可以在{Z，M，vsurf，E}参数空间的大区域中形成。连同文献中广泛讨论的紧凑，超吸积回退磁盘，我们确定在上述参数空间中的区域，导致扩展，长寿的磁盘周围的BH。我们发现，这些磁盘中的物理条件可能有利于行星形成，从而导致行星绕黑洞的可能存在。
2013-12-17 astro-ph.HE
Probing secret interactions of eV-scale sterile neutrinos with the diffuse supernova neutrino background
虽然有三种“活跃”中微子与误差条内的混合角结果一致，但有一些异常可能是超出标准模型的物理学暗示，该模型可以容纳第四种主要是“无菌”的中微子物质，其质量为eV级，混合角为$θ_0\simeq 0.1$级的活跃中微子。我们描述了一个eV尺度的不育中微子的情况下，通过一个新的规范矢量玻色子，一个“秘密”的调解人$ϕ$的自相互作用。我们表明，它们的生产在早期宇宙通过混合与活跃的中微子是一致的大爆炸核合成和自由流的限制在宇宙微波背景时代。对于keV的$M_ϕ=4-8$和无菌中微子耦合$g_s=10^{-4}$，我们发现扩散的超新星中微子与在向地球传输过程中残留的无菌中微子的共振相互作用会引起中微子通量的光谱下降。我们说明了相应的（反）中微子事件分布作为一个功能的能量在DUNE（超神冈）探测器。
2020-12-10 astro-ph.HE hep-ph
Probing secret interactions of eV-scale sterile neutrinos with the diffuse supernova neutrino background
质量在eV尺度的惰性中微子和$θ_0\simeq 0.1$级的大混合可以解释短基线中微子振荡数据中发现的一些异常。在这里，我们重新审视中微子门户的情况下，eV尺度的不育中微子通过一个新的规范矢量玻色子$ϕ$的自相互作用。它们在早期宇宙中通过与活动中微子混合而产生，可以被无菌区的诱导有效势抑制。我们研究了不同的宇宙学观测如何约束这个模型，在新的规范玻色子，$M_ϕ$，和它的耦合到不育中微子，$g_s$的质量。然后，我们将探讨如何探测这个特定模型的允许参数空间的一部分与未来的观测扩散超新星中微子背景的超神冈和DUNE探测器。对于$M_ϕ\sim 5-10$ ~keV和$g_s \sim 10^{-4}-10^{-2}$，在宇宙学约束条件允许的情况下，我们发现扩散的超新星中微子在到达地球的途中与残余的不育中微子相互作用会导致中微子谱的显著下降，这将在这些探测器上观察到的事件谱中产生独特的特征。
2018-05-30 astro-ph.HE hep-ph
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
Mass Loss: Its Effect on the Evolution and Fate of High-Mass Stars
我们对大质量恒星演化的理解是不断变化的，这是由于我们对质量损失的看法最近发生了剧变，以及在O型恒星中观察到了高的双星比例。由于成团的影响，热恒星的标准金属度相关风的质量损失率现在被认为比现代恒星演化模型中采用的速率低2-3倍。较弱的线驱动风将去除H包层的负担转移到其他地方，因此质量损失的主要模式是风、脉动和演化超巨星的爆发，以及双星质量转移。特别是对剥离包层超新星的研究，需要二元质量转移。爆发性质量损失的戏剧性例子在IIn型超新星中可以看到，这些超新星在核心坍塌前几年喷出了巨大的外壳。重点从稳定的风转移到偶发的质量损失是低金属含量地区的一个重大变化，因为喷发和二元质量转移对金属含量不太敏感。我们遇到的困境是，最重要的质量损失模式也是最不确定的，破坏了单星演化模型的预测能力，超越核心H燃烧。此外，模型中风和旋转的影响已经通过测试单星模型与观测到的统计数据进行了评估，结果表明，双星演化严重影响了模型。这就改变了我们对超新星质量损失最基本结果的看法--WR星和SNe Ibc是单星风的产物，还是它们主要是双星演化和爆发质量损失的结果？这一范式转变对天文学的许多其他领域产生了深远的影响。（节略）
2014-02-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
Impacts of Black-Hole-Forming Supernova Explosions on the Diffuse Neutrino Background
本文评估成功爆发且形成黑洞的超新星对DSNB通量与探测率的贡献，发现长期回落可使Hyper-Kamiokande预期事例率最多提高至两倍并缩短探测时间。
2024-10-27 astro-ph.HE hep-ph
The Final Fate of Supermassive $M \sim 5 \times 10^4 \; M_\odot$ Pop III Stars: Explosion or Collapse?
我们研究了在氦燃烧阶段由广义相对论不稳定性引起的超大质量（$5 \times 10^4 \;M_\odot$）III族恒星中超新星爆发的可能性。这种爆炸可能是在等熵核心早期收缩期间通过快速的氦燃烧而发生的。这样的爆炸将是可见的未来的望远镜，并可能破坏拟议的直接坍缩形成通道的早期宇宙超大质量黑洞。我们首先使用具有后牛顿近似的1D恒星演化代码模拟氢燃烧的恒星演化;在动力学崩溃点，我们切换到具有Misner-Sharpe度量的1D（广义相对论）流体力学代码。与以前的研究相反，我们在非旋转情况下没有发现爆炸，尽管我们的模型接近爆炸，但与以前的研究中的爆炸质量相似。当我们包括慢旋转时，我们发现一个爆炸模型，我们得出结论，可能存在其他爆炸模型，尽管它们可能很罕见。
2020-06-16 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
The Effects on Supernova Shock Breakout and Swift Light Curves Due to the Mass of the Hydrogen-Rich Envelope
质量损失仍然是恒星演化的主要不确定性之一。在质量最大的恒星中，质量损失决定了星周介质，并能显著改变恒星的命运。质量损失是由各种风机制和二元相互作用引起的。超新星是这种质量损失的最佳探测器，既包括星周物质，也包括富氢包层的减少质量。在本文中，我们专注于减少氢包层质量对超新星光变曲线的影响，研究了各种质量损失情况下的冲击爆发和峰值光变曲线发射。尽管这种质量损失的趋势会被不同的祖先、爆炸能量和星周介质引起的变化所掩盖，但这些趋势对超新星调查中应该看到的超新星光变曲线有重大影响。最后，我们将我们的结果与几个关键观察结果进行了比较。
2015-03-24 astro-ph.HE astro-ph.SR
Supernova Neutrino Light Curves and Spectra for Various Progenitor Stars: From Core Collapse to Proto-neutron Star Cooling
我们提出了一系列新的超新星中微子光变曲线和光谱的数值模拟计算的各种祖星质量（13- 50 Msolar）和金属丰度（Z = 0.02和0.004），这将是有用的广泛的超新星中微子的研究，例如，地下探测器对未来中微子爆发探测的模拟，或对超新星遗迹中微子背景的理论预测。要遵循从崩溃的发病后20秒的核心反弹的演变，我们结合中微子辐射流体动力学模拟的早期阶段和准静态演化计算的中微子扩散的后期阶段的结果，与不同的值的冲击复兴时间作为一个参数，应该取决于仍然未知的爆炸机制。本文描述了计算方法和基本结果，包括对先驱体模型的依赖性和激波恢复时间。中微子数据是公开的电子版。
2013-01-09 astro-ph.HE astro-ph.SR hep-ph
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
The progenitor of a type Ia supernova with a short delay time?
HD 49798/RXJ 0648.0 -4418是唯一已知的由一颗热亚矮星和一颗大质量白矮星（M=1.28+/-0.05 Msun）组成的X射线双星。这个系统的轨道周期为1.55天，是一个共同的包层演化的结果，最有可能是一对初始质量约为8-10 Msun的恒星。当处于氦燃烧阶段的热亚矮星再次膨胀并充满其罗奇瓣时，增强的质量转移可以迅速使已经很大的白矮星超过阿拉塞卡极限。可能的最终命运，无论是Ia型超新星爆炸或吸积引起的崩溃，是特别有趣的，鉴于高转速的这颗恒星，它具有最短的自旋周期（13秒）观察到的白矮星。
2011-09-21 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
On the characteristics of fast neutrino flavor instabilities in three-dimensional core-collapse supernova models
我们评估的发生快速中微子味不稳定性的两个三维国家的最先进的核心塌陷超新星模拟使用两个时刻的三种中微子传输计划：一个爆炸9 $\mathrm{M_{\odot}}$和一个非爆炸20 $\mathrm{M_{\odot}}$模型。除了确认中微子退耦和超新星前冲击区域内发生的快速不稳定性的存在，我们检测到爆炸模型的冲击后区域的风味不稳定性。这些不稳定性很可能是散射引起的。此外，在较重的超新星模型中未能实现成功的爆炸似乎严重阻碍了激波后区域快速不稳定性的发生。这是停滞或后退的激波后面的大物质密度的结果，这意味着高中微子散射率，因此中微子和反中微子的分布更加各向同性。我们的研究结果表明，超新星模型的属性和爆炸的命运可以显着影响快速不稳定性的发生。因此，一个更大的现实流体动力学模拟恒星坍缩，以作出可靠的预测的味道转换物理。
2021-03-11 astro-ph.HE hep-th
The fate of twin stars on the unstable branch: implications for the formation of twin stars
强子-夸克混合状态方程产生了第三类稳定的致密星，它与LIGO-Virgo事件GW 170817是相容的。第三族中的稳定构型被称为强子-夸克混合星。平衡稳定的强子-夸克混合星分支被稳定的中子星分支和不稳定的强子-夸克混合星分支分开。这些不稳定结构的最终状态还没有被研究过，它可能与双星的形成和存在有关--双星是一种质量与中子星相同但半径不同的混合星。为了保证广义相对论流体动力学方程的适定初值问题，我们对已有的强子-夸克混合状态方程进行了一级相变修正，并在完全广义相对论下通过三维模拟研究了非旋转和旋转不稳定双星的动力学.我们发现，不稳定的双星自然迁移到强子分支。在进入强子区之前，这些恒星在动力学时间尺度上经历（准）径向振荡，而核心在两相之间反弹。我们的研究表明，如果相变在能量密度的大跳跃上持续，可能很难形成稳定的孪生星，因此天体物理混合强子-夸克星更有可能具有高于孪生星制度的质量。我们还研究了混合星的最小质量不稳定性，发现这些配置不爆炸，不像中子星的最小质量不稳定性。此外，我们的研究结果表明，这两个量子色动力学相位之间的振荡可以提供引力波信号与核心坍缩超新星和白矮星-中子星合并的这种相变。
2021-05-11 astro-ph.HE
The Low Detection Rate of Pair Instability Supernovae and the Effect of the Core Carbon Fraction
对不稳定性超新星（PISN）是大质量恒星（VMS）的共同命运。目前的理论预测的初始和CO的核心质量范围为PISNe的$\sim$ 140-260 $M_\odot$和$\sim$ 65-120 $M_\odot$分别为恒星的风质量损失的影响不大。PISNe和核心坍缩超新星之间的相应的相对事件率估计为$\sim$ 1%的初始质量函数。然而，到目前为止，还没有可靠的PISN候选者被发现，尽管近年来发现了1,000多颗超新星。我们首次通过在$^{12}$ C（$α, γ$）$^{16}$ O反应速率中引入一个倍增因子$f_{\rm cag} \in [ 0.1, 1.2 ]$，研究了具有不同核心碳氧比的VMS的演化.我们发现，一个质量较小的VMS与高$X$（C）/ $X$（O）发展壳对流在核心碳燃烧阶段，与恒星避免对创建不稳定性。第二个结果是大规模VMS的高爆炸性，即，具有高$X$（C）/ $X$（O）的恒星以较小的爆炸能量爆炸。因此，PISNe的初始和CO核心质量范围显着增加。最后，具有高$X$（C）/ $X$（O）的PISN产生较少量的$^{56}$ Ni。因此，具有高$X$（C）/ $X$（O）的PISNe更罕见且更微弱，难以检测。这一结果提出了通过直接改变CO核心质量范围来降低PISN事件率的第一个理论。
2018-07-14 astro-ph.HE
Supernova Neutrino Background Bound on the SFR History
本研究的目的是比较宇宙中恒星形成率（SFR）历史的不同模型的预测与中微子背景的超级神冈上限。为此，我们计算了SFR历史上最流行的模型的预期中微子密度，Hogg等人，Glazebrook等人，Cole等人，Yuksel等人，Hernquist等人和Kaplinghat等人与以前的研究不同，我们使用了带有$Ω_Λ = 0.7$的$Λ$ CDM模型。我们假定用于探测中微子流的探测器是SuperK，并假定超新星中产生的电子中微子以三种标准模型形式振荡。通过这些假设，所有的模型都保持在事件率的SuperK上限以下，超新星遗迹中微子背景（SRNB）的检测仍然没有被检测到。未来的中微子探测器，如KM3Net，将能够探测SRNB，并区分SFR历史的模型。
2015-10-06 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Phase-transition-induced collapse of proto-compact stars and its implication for supernova explosions
本研究通过广义相对论流体动力学模拟，系统探索了强子-夸克相变诱导原致密星坍缩的结局，揭示了爆发成败对相变及夸克物质特性的依赖，并绘制了相图以指导未来观测与自洽研究。
2025-01-14 astro-ph.HE nucl-th
Discovery of an Exceptionally Strong $β$-Decay Transition of $^{20}$F and Implications for the Fate of Intermediate-Mass Stars
在7-11个太阳质量之间的恒星中，有相当一部分被认为会成为超新星，但爆炸机制尚不清楚。答案主要取决于在氧氖星核简并的$^{20}$ Ne上电子的捕获率。然而，由于$^{20}$ Ne和$^{20}$ F的基态之间的跃迁的未知强度，以前不可能完全约束该速率。通过测量过渡，我们已经确定，它的强度是非常大的，并提高了几个数量级的捕获率。这对核心的演化有决定性的影响，增加了恒星被热核爆炸（部分）破坏的可能性，而不是坍缩形成中子星。重要的是，我们的测量解决了简并氧氖恒星核心最终演化中最后剩余的核物理不确定性，使未来的研究能够解决对流的关键作用，目前对此知之甚少。
2019-11-02 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-ex
A Comparison of Two- and Three-dimensional Neutrino-hydrodynamics simulations of Core-collapse Supernovae
我们提出了一个11.2 $M_\odot$星的二维（2D）和三维（3D）流体动力学核心坍缩模拟的数值结果。通过系统地改变数值分辨率和种子扰动，我们研究了反弹后动力学在2D和3D中的不同。的计算进行了与能量相关的治疗的中微子输运的各向同性扩散源近似方案的基础上，我们已经更新，以达到一个非常高的计算效率。所有计算模型，包括9个三维模型和15个二维模型，都显示出失速反弹激波的复活，导致爆炸的可能性。所有这些都是由中微子加热机制驱动的，而中微子加热机制是由中微子驱动的对流和静止吸积激波不稳定性（SASI）所促进的。反映多维（多维）中微子驱动爆炸的随机性，爆炸形态的变化从模型到模型。然而，我们发现，最终的命运的多维模型是否得到一个爆炸，是受爆炸随机性。与以前的一些研究一致，更高的数值分辨率导致在3D和2D的冲击复苏的发病较慢。基于自洽的超新星模型导致爆炸的可能性，我们的研究结果系统地表明，复苏的冲击波在2D比在3D更积极地扩大。
2014-01-08 astro-ph.HE astro-ph.SR
Electron Capture Supernovae From Close Binary Systems
本文首次详细研究了近距离双星系统中主星的电子俘获超新星通道（ECSN通道）。ECSN的祖先占据超新星祖先的质量谱的低端，被认为是形成白矮星祖先和核心坍缩祖先之间的过渡。由于氦核心的质量转移效应，密近双星系统的ECSN的质量范围被认为比单颗恒星的范围更宽。使用MESA恒星演化程序，我们探索了初始初始质量的参数空间之间的8 $M_\odot$和17 $M_\odot$，使用一个大的网格模型。我们发现，初始质量和质量转移演化是在这个质量范围内的恒星的最终命运的重要因素。在碳燃烧期间和之后，由于罗氏瓣溢出的质量转移导致核心冷却，从而避免氖点火，即使在质量高达1.52 $M_\odot$的无氦核心中也是如此，这在单个恒星中会点燃氖。如果核心能够收缩到足够高的密度，电子捕获开始，我们发现，对于采用勒杜对流标准，初始质量范围为初级演变成ECSN之间的13.5 $M_\odot$和17.6 $M_\odot$。质量比、初始周期和质量损失效率仅略微影响预测范围。
2017-10-30 astro-ph.HE astro-ph.SR
The Fate of Binaries in the Galactic Center: The Mundane and the Exotic
银河系中心（GC）被一个超大质量黑洞（SMBH）人马座A $^*$的引力所控制，并被怀疑包含相当数量的双星。这样的双星与SMBH形成等级三元组，经历偏心Kozai-Lidov（EKL）演化，这可能导致双星同伴的共同轨道的高偏心率激发。这种效应会导致恒星碰撞或罗什叶交叉，以及由于潮汐耗散而导致的轨道收缩。在这项工作中，我们研究了这样的双星系统的动力学和恒星演化，特别是关于双星的后主序星演化。我们发现大多数双星（~75%）最终分离成单星，而其余的双星（~25%）经历共同的信封演变和/或恒星合并的阶段。这些天体可以产生许多不同的奇异结果，包括再生恒星、G2类红外过剩天体、剥离巨星、Ia型超新星（SNe）、激变变星（CV）、共生双星（SB）或致密天体双星。我们估计，在250 Mpc半径的球体内，由于这种机制，每年大约有7.5到15个Ia型超新星发生在星系核中，可能被ZTF和ASAS-SN探测到。同样，我们估计，在一个1 Gpc $^3$体积的球体内，每年大约有10到20个紧凑的天体双星形成，它们可能成为引力波源。根据Hoang等人（2018）在星系核中EKL驱动的致密天体双星合并的结果，这种致密天体双星形成率转化为每年约15至30次事件，可被Advanced LIGO检测到。
2019-05-09 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The explosive life of massive binaries
大质量恒星主要是作为双星（或更高多重性）系统的成员诞生的，伴星的存在可以显着改变它们的生命和最终命运。因此，任何观测到的大质量恒星样本或相关的瞬变都可能受到双星效应的显著影响。在这里，我们专注于大质量双星演化和核心坍缩超新星事件之间的关系。在绝大多数情况下，双星系统中发生的第一次核心坍缩事件会使两颗恒星脱离束缚。研究伴星的数量，无论是在超新星爆发的地点，还是在爆炸后很久的“寡妇”恒星，都可以用来限制双星祖先之前的轨道演化，以及它们前伴星的爆炸物理。具体来说，“寡妇”恒星的人口可能会提供黑洞出生踢的典型幅度的统计约束，而看不到黑洞，也没有可能与它们的形成有关的瞬态。双星性也对预测的超新星子类型的数量有很大的影响，包括富氢的II型超新星，其中相当一部分富氢恒星在爆炸时要么是合并产物，要么是吸积物。
2020-04-06 astro-ph.HE astro-ph.SR
A "Neutrino Fog" For Gravitational Waves: The Stochastic Gravitational Wave Background from Supernova Neutrino Memory
Arizona State University（亚利桑那州立大学）
该研究通过三维超新星模拟建模，揭示超新星中微子记忆产生的随机引力波背景的两个成分，指出记忆成分的探测前景最佳，其能量密度或影响宇宙学信号搜寻。
2026-08-05 astro-ph.CO astro-ph.HE gr-qc
Fates of Rotating Supergiants from Stellar Mergers and the Landscape of Transients upon Core-collapse
本文用 MESA 模拟双星并合形成的旋转蓝超巨星，揭示其自转与质量损失规律，并解释 SN 1987A 型超新星、超长伽马暴及快速明亮瞬变的起源。
2025-08-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
The landscape of binary core-collapse supernova progenitors and the late emergence of Wolf-Rayet winds
本文通过数千个双星演化模拟，系统描绘了核心坍缩超新星前身星的多样图景，并发现被双星剥离的恒星在演化末期会短暂出现沃尔夫-拉叶星风，可解释I b/c型超新星的观测特征。
2025-07-02 astro-ph.HE astro-ph.SR
