Rates and delay times of Type Ia supernovae in the helium-enriched main-sequence donor scenario
Ia型超新星（SNe Ia）的祖先的性质仍然是一个谜。比较Ia型超新星的理论速率和延迟时间分布与观测推断的速率和延迟时间分布，可以限制它们的祖先模型。在这项工作中，考虑到热盐混合在富含氦的主序列（HEMS）的捐助者的情况下，我们解决的速率和延迟时间的SNe Ia在这个通道结合自洽的二进制演化计算的结果与人口合成模型。我们发现，银河系超新星Ia的HEMS捐助者的情况下，约0.6-1.2每世纪，这是约30%的观测率。在这种情况下，超新星Ia的延迟时间覆盖了0.1-1.0 Gyr的宽范围。我们还介绍了HEMS施主方案中伴星的爆炸前性质，这将有助于通过分析它们的爆炸前图像来约束Ia超新星的祖先。
2018-01-17 astro-ph.HE astro-ph.SR
Signatures of Exploding Supermassive PopIII Stars at High Redshift in JWST, EUCLID and Roman Space Telescope
Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Institute for Cosmic Ray Research, The University of Tokyo（东京大学宇宙射线研究所）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理中心引力物理与量子信息研究中心）；Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿交叉科学研究所）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学系）
研究通过半解析模型分析高红移下SMS爆炸特征，利用JWST、EUCLID和RST探测SMS爆炸，揭示其光变曲线和观测潜力。
2025-07-21 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Acceleration and Transport of the Unstable Cosmic-ray Isotope $^{60}$Fe in Supernova-Enriched Environments
本研究利用RATPaC代码模拟Local Bubble内超新星遗迹的宇宙射线加速与传输，探讨了$^{60}$Fe的富集机制，发现在扩散系数持续降低条件下局部$^{60}$Fe通量可达测量值的30%。
2025-06-30 astro-ph.HE
Stability analysis of supermassive primordial stars: a new mass range for general relativistic instability supernovae
在早期宇宙中观测到的超大质量黑洞有几个拟议的形成通道，部分原因是这些通道中的大多数难以探测。其中一个更有希望的通道，超大质量恒星的直接坍缩，有几个可能的探测器，包括由广义相对论不稳定性引发的氦核超大质量恒星的爆炸。我们开发了一个简单的方法来评估广义相对论径向不稳定性，而不简化假设，并将其应用到人口III超大质量恒星从后牛顿恒星演化代码。这种方法比以前的测定更准确，它发现不稳定性发生在恒星演化生命的早期。使用的稳定性分析的结果，我们进行一维广义相对论流体动力学模拟，我们发现两个广义相对论不稳定超新星燃料的α捕获反应，以及几个较低的质量脉动，类似于puslational对不稳定过程。这些事件的质量范围（2.6-3.0 $\times 10^4$ ${\rm M}_\odot$）比之前的工作所提出的（5.5 $\times 10^4$ ${\rm M}_\odot$）要低，因为不稳定性发生在恒星演化的早期。爆炸可能是可见的，除其他外，JWST，而脉动的发现开辟了额外的观测可能性。
2022-09-04 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
General Relativistic Instability Supernova of a Supermassive Population III Star
原始星系中质量为$\gtrsim$ 10，000 Msun的超大质量第三星族恒星在$z \sim$ 15的强紫外背景下形成，可能是$z \sim$ 7形成超大质量黑洞的最可行途径。这些恒星中的大多数预计只会存活很短的时间，然后直接坍缩成黑洞，在它们的一生中几乎没有或没有质量损失。但我们现在发现，质量接近55，000 Msun的非旋转原始恒星可以作为高能量热核超新星死亡，由爆炸性氦燃烧提供动力，释放高达10 $ ^{55}$ erg的能量，或Ia型超新星能量的10，000倍。爆炸是由热光子对恒星核心引力的广义相对论贡献引发的，这导致核心收缩并爆炸性燃烧。能量的释放会完全解开恒星的束缚，不会留下任何致密的残余物，大约一半的恒星质量会以重元素的形式被喷射到早期宇宙中。在$z \lesssim$ 20到{ \it Euclid}和宽视场红外巡天望远镜（WFIRST）的近红外波段可以看到爆炸，这可能标志着超大质量黑洞种子和第一批类星体的诞生。
2014-07-06 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
Nucleosynthesis of Pop III and Fe-enriched Pop II Pair-Instability Supernovae
Beijing Normal University（北京师范大学）；The University of Tokyo（东京大学）；The Chinese University of Hong Kong（香港中文大学）；GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung（德国重离子研究中心）；National Astronomical Observatories, Chinese Academy of Sciences (CAS)（中国科学院国家天文台）；University of Chinese Academy of Sciences（中国科学院大学）
研究第III星族和富铁第II星族对不稳定超新星的核合成特征。通过探索第III星族PISNe的演化及核合成，研究反应速率不确定性影响；利用时间相关对流模型研究第II星族PISNe，揭示其独特化学特征，为识别早期宇宙PISN遗迹提供诊断。
2026-07-14 astro-ph.HE astro-ph.SR
Can the Helium-Enriched Main-Sequence Donor Scenario Hide Enough Hydrogen to Explain Type Ia Supernovae?
流体动力学模拟预测，在Ia型超新星（SNe Ia）的单简并情况下，超新星爆发会从富氢伴星中带走大量的氢（>0.1太阳质量）。然而，在Ia型超新星的晚期光谱中没有发现富氢物质，这表明从其前身系统剥离的氢质量小于0.001-0.058太阳质量。在这封信中，我们包括热盐混合到自洽的二进制演化计算的氦丰富的主序列（HEMS）的施主通道的超新星Ia的第一次。我们发现，在这个通道中，预计扫起的氢质量约为0.10-0.17太阳质量，这是高于观测极限，虽然伴星是强烈的氦丰富时，SN爆炸。这对HEMS供体渠道提出了严峻的挑战。
2017-07-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Inflated Supermassive Stars as Little Red Dots and Progenitors of Supermassive Black Holes
University of California, Berkeley（加州大学伯克利分校）
本研究提出膨胀的超大质量恒星可解释JWST发现的小红点现象，并作为超大质量黑洞的前身，其模型预测与观测相符。
2026-09-22 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Early Phases of Supernova 2020pni: Shock-Ionization of the Nitrogen-Enriched Circumstellar Material
我们提出了II型SN 2020pni的多波长观测。在爆炸后几天被归类为$\sim 1.3$，该物体显示出狭窄的（FWHM $<250\,\textrm{km}\,\textrm{s}^{-1}$）电离氦，氮和碳的复合线，就像通常在闪光光谱事件中看到的那样。使用非LTE辐射传输代码CMFGEN来模拟我们的第一个高分辨率光谱，我们推断出在$R_{\rm in}=2.5\times10^{14}\,\rm{cm}$半径处估计的原始质量损失率为$\dot{M}=(3.5-5.3)\times10^{-3}$ M $_{\odot}$ yr $^{-1}$（假设风速为$v_w=200\,\textrm{km}\,\textrm{s}^{-1}$）。此外，我们发现SN 2020 pni的祖先富含氦和氮（相对丰度分别为0.30、0.40和$8.2\times10^{-3}$）。射电上限也与密集的CSM相一致，质量损失率为$\dot M>5 \times 10^{-4}\,\rm{M_{\odot}\,yr^{-1}}$。在第一次光照后的前4天，我们还观察到氢线速度的增加（从$\sim 250\,\textrm{km}\,\textrm{s}^{-1}$到$\sim 1000\,\textrm{km}\,\textrm{s}^{-1}$），这表明了复杂的CSM。密集和受限的CSM的存在，以及其不均…
2022-03-01 astro-ph.HE astro-ph.SR
Double Detonations with Thin, Modestly Enriched Helium Layers Can Make Normal Type Ia Supernovae
有人提出，光谱和亮度正常的Ia型超新星（SNe Ia）可以用双爆轰来解释，双爆轰首先在白矮星（WD）表面的氦壳中点燃。这一命题是支持的满意的模拟爆炸之间的匹配sub-masekhar质量WD没有表面的He层和观测正常超新星Ia。然而，以前的计算，他点燃双爆要么需要人工去除的He壳灰或极端富集的表面He层，以获得正常的超新星Ia。在这里，我们证明，第一次在多维全明星模拟，薄，适度富集的He层将导致一个超新星Ia是正常的亮度和光谱。这加强了双爆作为一个主要的贡献渠道的人口正常超新星Ia的情况。
2019-07-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
On Monolithic Supermassive Stars
超大质量恒星被认为是在$z\sim7$观测到的大质量（$\sim 10^{9}\,\rm{M}_{\odot}$）类星体的祖先。用下一代设施直接探测超大质量恒星的前景关键取决于它们的固有寿命以及它们的形成速率。我们使用的一维恒星演化代码开普勒探索理论极限情况下的零金属丰度，非旋转的恒星，形成单片的初始质量之间的$10\,\rm{kM}_{\odot}$和$190\,\rm{kM}_{\odot}$。我们发现，出生时质量在$\sim60\,\rm{kM}_{\odot}$和$\sim150\,\rm{kM}_{\odot}$之间的恒星在主序的末端坍缩，稳定燃烧为$\sim1.5\,\rm{Myr}$。更大质量的恒星在经过$\sim3\,\rm{kyr}$ - $4\,\rm{kyr}$的热时间尺度后直接通过广义相对论不稳定性坍缩。产生这种大质量的热弛豫物体的预期困难，以及目前首选的快速吸积形成模型的最新结果，表明这种“真正直接”或“黑暗”的坍缩可能不是早期宇宙中超大质量物体的典型。最后，我们讨论了超大质量恒星的演化，在更广泛的背景下，大规模的原始恒星演化和超大质量恒星爆炸的可能性。
2020-03-23 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Can direct collapse black holes launch gamma-ray bursts and grow to supermassive black holes?
The existence of black holes (BHs) of mass ~ 10^{9} M_sun at z > 6 is a big puzzle in astrophysics because even optimistic estimates of the accretion time are insufficient for stellar mass BHs of ~ 10 M_sun to grow into such supermassive BHs. A resolution of this puzzle might be the direct collapse of supermassive stars with mass M ~ 10^{5} M_sun into massive seed BHs. We find that if a jet is launched from the accretion disk around the central BH, the jet can break out the star because of the structure of the radiation pressure-dominated envelope. Such ultra-long gamma-ray bursts with duratio…
2015-09-15 astro-ph.GA astro-ph.HE
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
Uniform Contribution of Supernova Explosions to the Chemical Enrichment of Abell 3112 out to R200
星系团团内介质（ICM）中金属元素的空间分布记录了星系团核合成和化学富集历史的全部信息。我们目前的测量，从总的1.2 Ms朱雀XIS和72 KS钱德拉观测的冷核星系团阿贝尔3112的维里半径（~ 1470千秒差距）。我们发现观测到的Ia型超新星爆炸占超新星爆炸总数的比例在星系团维里半径的12-16%范围内呈均匀分布。观测到的Ia型超新星爆炸的分数与我们银河系中发现的相应分数以及我们银河系的化学富集相一致。不变化的超新星富集表明，在星团外围的ICM富集金属在早期阶段之前，在激烈的恒星形成活动期间，星团本身形成。此外，我们发现，2D延迟爆轰模型CDDT产生显着更差的适合的X射线光谱相比，简单的一维W7模型。这是由于在这些模型中相对于所测量的丰度，Si的相对高估，而Mg的相对低估。
2017-01-03 astro-ph.CO astro-ph.HE
Electromagnetic Signatures of Relativistic Explosions in AGN Disks
活动星系核（AGN）盘是中心超大质量黑洞（SMBH）的供养者，近年来也引起了人们对大质量恒星及其中子星（NS）和黑洞（BH）残余物的大量兴趣。在这些磁盘的迁移陷阱和气体扭矩有利于二进制的形成和提高紧凑的对象合并的速度。在这些环境中，既有大质量恒星死亡产生的长伽马射线暴（GRB），也有NS-NS和NS-BH合并产生的短GRB。然而，它们在活动星系核盘的独特环境中的性质却从未被研究过。在这里，我们表明，活动星系核中的伽玛暴可以显示出独特的功能，由于不寻常的相对位置的冲击，其特征的爆发演化和汤姆逊光球的活动星系核盘。例如，在稠密的环境中，外部冲击先于内部冲击发展，导致由相对论性反向冲击驱动的瞬发辐射。瞬变的时间演化也被压缩，产生的余辉发射比星际介质中的伽马射线暴更亮，峰值也更早。此外，在足够密集和延伸的圆盘区域，光变曲线主要是由扩散控制的，因为火球被困在圆盘光球层内。这些扩散主导的瞬态出现在$\sim 10^6 M_\odot$的SMBH周围的磁盘中的天到$\sim 10^8 M_\odot$的SMBH的年的时间尺度上。最后，大部分的事件，特别是在活动星系核与SMBH $\lesssim 10^7 M_\odot$，显示在X射线波段的时变吸收。
2020-11-17 astro-ph.HE
Dust in the wind: the role of recent mass loss in long gamma-ray bursts
我们用Swift研究了附近（z<0.5）长伽马射线暴（GRB）的晚期（t>0.5天）X射线余辉，并确定了一个具有缓慢衰减的超软（光子指数Gamma_x>3）X射线发射的爆炸群体，这与与余辉相关的前向激波同步辐射不一致。这些爆炸还显示出大于平均值的内禀吸收（NH_x，i > 6d ~（21）cm ~（-2））和极长持续时间的瞬发γ射线发射（T_90>1000 s）。这三种罕见的性质（即大NHx，i，超软Gamma_x和极端持续时间）在同一类爆炸中的机会关联在统计上是不可能的。我们将这些属性与祖先恒星的湍流质量损失历史相关联，这些恒星丰富并塑造了环爆介质。我们发现这些源中的NH_x，i Gamma_x和T_90之间存在着天然联系，认为晚期超软X射线来源于恒星祖先在爆炸前损失到环境中的物质再加工的辐射，（无论是以尘埃回波的形式，还是作为长寿命伽马射线暴残余物的再处理辐射），爆炸冲击波/喷流与复杂介质的相互作用是极长瞬发辐射的来源。然而，目前的观测并不允许我们排除超软X射线发射体来自特殊的恒星祖先的可能性，这些恒星具有大半径，仅在非常多尘的环境中形成。
2015-04-06 astro-ph.HE
Thermonuclear Explosions and Accretion-induced Collapses of White Dwarfs in Active Galactic Nucleus Accretion Disks
嵌入活动星系核（AGN）气体盘中的白矮星（WD）可以快速吸积盘中的物质，并使质量增长到甚至超过克拉塞卡极限。活动星系核吸积盘中也发生了WD（BWD）双星合并。我们研究这些事件的观测特征。我们认为，在活动星系核盘的质量吸积WD和BWD合并可以导致热核爆炸，驱动从磁盘表面的喷出物冲击爆发和动力缓慢上升，相对暗淡的Ia型超新星（SN）。这样的Ia超新星可能总是被质量为$M_{\rm SMBH}\gtrsim 10^8\,M_\odot$的超大质量黑洞（BH）周围活动星系核盘的辐射所掩盖。此外，有时活动星系盘中的白矮星也会发生吸积诱导坍缩，从而形成高磁化毫秒中子星。这个新生磁星随后的自旋下降过程可以将其旋转能量沉积到磁盘材料中，导致磁星驱动的冲击爆发和发光的磁星动力瞬变。我们表明，这样的AIC事件可以为$B\sim10^{15}\,{\rm G}$的磁场提供快速发展和发光的瞬态。由一颗含$B\sim10^{14}\,{\rm G}$的磁星提供动力的瞬变上升时间和峰值亮度，被预测具有与超亮超新星相似的性质。发生在相对较小质量的超大质量黑洞（$M_{\rm SMBH}\lesssim10^8\,M_\odot$）周围的盘内部的AIC事件更有可能为比活动星系核盘发射亮得多的瞬变提供能量，因此更容易被识别。
2021-06-11 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Actinide crystallization and fission reactions in cooling white dwarf stars
冷却的白矮星（WD）开始结晶时形成的第一批固体预计将大大富含锕系元素。这是因为WD物质的熔点标度为$Z^{5/3}$，且锕系元素具有最大的电荷$Z$。我们估计，这些固体可能富含锕系元素，它们可以支持裂变链式反应。这种反应可能会点燃碳燃烧，并导致热核超新星（SN Ia）中孤立WD的爆炸。我们的机制可能解释超新星Ia与sub-Bracrasekhar喷出物质量和短延迟时间。
2021-03-03 astro-ph.HE astro-ph.SR nucl-th
Helium superluminous SN 2021bnw : an explosion of a massive star with a pre-outburst
Sapienza Università di Roma（罗马第一大学）；Université Paris-Saclay（巴黎萨克雷大学）；Université Paris Cité（巴黎西岱大学）；CEA（法国原子能及替代能源委员会）；CNRS（法国国家科学研究中心）；AIM（天体物理研究所与分子研究中心）；Institut d’Astrophysique de Paris（巴黎天文台）；INAF, Osservatorio Astrofisico di Arcetri（意大利国家天体物理研究所阿切特里天文台）；Sternberg Astronomical Institute, Moscow State University（莫斯科国立大学斯登伯格天文研究所）；Astro Space Center（太空天文中心）
研究通过模拟发现，SN 2021bnw是由大质量恒星核心坍缩并受磁旋转效应影响形成的超光速超新星。
2026-02-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Anisotropy of core-collapse supernovae effected by AGN disks
本研究探讨了AGN盘对核坍缩超新星各向异性的影响，通过构建平衡方程计算不同参数下的光变曲线，发现迁移加速度比压力梯度对爆炸各向异性影响更大，且大质量SMBH会抑制各向异性并降低总光度。
2025-07-14 astro-ph.HE
Revisiting the Perseus Cluster III: Role of Aspherical Explosions on its Chemical Composition and Extension to Metal-Poor Stars and Galaxies
SUNY Polytechnic Institute（纽约州立大学波利技术学院）；The University of Tokyo（东京大学）；SRON Netherlands Institute for Space Research（荷兰空间研究所）
本文研究非球形爆炸对Perseus团化学组成的影响，通过引入喷流引发爆炸机制，探讨其对元素丰度分布及银河化学演化的贡献。
2026-04-07 astro-ph.GA astro-ph.HE
Accurate Determination of Chemical Abundances near a Supermassive Black Hole
通过XRISM卫星对Circinus星系活动核的观测，发现其发射物质冷、富含金属，位于超大质量黑洞约0.024pc处，表明其金属丰度由核心坍缩超新星贡献，暗示大质量恒星直接坍缩成黑洞或不抛射重元素。
2026-03-31 astro-ph.GA astro-ph.HE
A Deep Chandra Observation of Oxygen-Rich Supernova Remnant B0049-73.6 in the Small Magellanic Cloud
我们报告的初步结果，从我们的深钱德拉观测（450 ks）的富氧超新星遗迹（SNR）B 0049 -73.6在小麦哲伦云。我们探测到小的富含金属的喷出物特征延伸到B 0049 -73.6的最外边界，这在以前的数据中没有看到较短的曝光。中央星云主要由富含O、Ne、Mg和Si的反向冲击喷出物发射。富氧喷出物在整个中央星云的分布相对平稳。相反，富Si材料是高度结构化的。这些结果表明，B 0049 -73.6是由一颗大质量恒星的不对称核心坍缩爆炸产生的。这些喷出物元素之间的估计丰度比与13-15 $M_{\odot}$祖先爆炸的核合成产物似乎是一致的。中央环状（在投影中）喷出物星云从SNR中心延伸到$\sim$ 9 pc。这表明接触不连续性可能位于比先前估计更远离SNR中心的距离处。我们估计$\sim$的Sedov年龄为17000年，B 0049 -73.6的爆炸能量为$E_0$ $\sim1.7 \times~10^{51}$ erg。我们对B 0049 -73.6中心嵌入致密恒星残骸的$L_{X}\sim$ 8.5 $\times 10^{31}$ erg s $^{-1}$的2-7 keV波段光度设置了严格的上限。
2014-06-30 astro-ph.HE
A supersymmetric model for triggering Supernova Ia in isolated white dwarfs
我们提出了一个超新星Ia爆炸模型的基础上的相变的超对称状态，成为一个孤立的sub-martrasekhar白矮星开始爆炸的爆燃的主动触发。我们用两个自由参数拟合Ia型超新星的速率和一些性质，并解决了超大质量黑洞质量分布中的缺口。一个参数是临界密度，近似为$3 \cdot 10^7$ g/cc，而另一个参数具有时空体积的单位，并且被发现是$0.05\,$ Gyr $R_E^3$阶，其中$R_E$是地球半径。该模型涉及到一个相变到一个精确的超对称性在一个小核心的致密恒星。
2011-06-23 astro-ph.HE hep-ph
An extremely energetic supernova from a very massive star in a dense medium
超新星与星周介质（CSM）的相互作用可以通过将动能转化为热能而显著增加发射光度。在IIn型超新星（SLSNe）中--因光谱中的窄氢线而命名--综合发射可以达到$\sim 10^{51}$尔格，这是通过热化传统SN的大部分动能而实现的。活动星系中心的一些瞬变现象显示出类似的光谱和更大的能量，但很难与超大质量黑洞的吸积区分开来。在这里，我们提出了一个新的事件，SN 2016 aps，从一个低质量星系的中心偏移，辐射$\gtrsim 5 \times 10^{51}$尔格，需要一个超高能超新星爆炸。我们发现一个总的（SN喷出物$+$ CSM）质量可能超过50-100 M $_\odot$，能量$\gtrsim 10^{52}$ erg，与一些对不稳定超新星（PISNe）或脉动PISNe的模型一致-理论上预测的氦核$>50$ M $_\odot$热核爆炸。独立于爆炸机制，这一事件证明了极其高能的恒星爆炸的存在，在非常高的红移处可以检测到，并提供了对最大质量恒星中致密CSM形成的深入了解。
2020-04-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Accretion onto Stars in the Disks of Active Galactic Nuclei
人们认为，在超大质量黑洞上吸积的气体为活动星系核（AGN）提供了动力。恒星可能在这些盘的引力不稳定区域形成，或者可能从核星团中被捕获。由于稠密的气体环境，这些嵌入恒星的演化可能与星际介质中的恒星有很大的不同。这项工作扩展了以前的研究恒星演化在活动星系核盘探索各种方式，吸积到恒星上的活动星系核盘可能不同于邦迪吸积。我们发现，从超大质量黑洞的潮汐效应显着改变AGN磁盘中的恒星的演化，我们的研究结果并不严重依赖于对吸积流的辐射反馈的假设。因此，除了依赖于$ρ/c_s^3$，活动星系核盘中恒星的命运还敏感地依赖于到超大质量黑洞的距离和质量。这会影响到星盘中恒星爆炸发生的位置，致密的残余物形成并可能合并产生引力波的位置，以及不同类型的化学富集发生的位置。
2021-08-03 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
Direct formation of massive black holes via dynamical collapse in metal-enriched merging galaxies at $z \sim 10$: fully cosmological simulations
本研究通过首批全宇宙学流体动力学模拟，证实 $z \sim 8$-$10$ 大质量星系并合可触发核区超大质量盘直接坍缩形成 $10^6$-$10^8$ $M_{\odot}$ 黑洞，自然解释了高红移类星体的快速出现。
2023-04-04 astro-ph.CO astro-ph.GA astro-ph.HE
Energetic Explosions from Collisions of Stars at Relativistic Speeds in Galactic Nuclei
本研究分析大质量SMBH周围相对论速度恒星碰撞的高能爆发，通过参数分布计算碰撞率，发现其释放能量可超超亮超新星，弱事件易被误判为低光度超新星，为新型高能天体事件提供理论依据。
2024-11-27 astro-ph.HE
Black holes as the end state of stellar evolution: Theory and simulations
本文综述大质量恒星坍缩形成黑洞的理论与模拟研究，梳理铁核坍缩、对不稳定坍缩和超大质量恒星坍缩等演化通道，并讨论双星相互作用对恒星级黑洞形成的影响。
2023-04-19 astro-ph.HE astro-ph.SR
Direct collapse of exceptionally heavy black holes in the merger-driven scenario
我们重新审视了在红移$z\sim 10$的气体丰富，金属丰富的星系合并形成的超大质量盘（SMD）的条件。我们发现SMD自然形成流体静力学核心，经过快速吸积超大质量恒星阶段，然后通过广义相对论不稳定性直接坍缩成大质量黑洞。核心的增长和崩溃发生在$\sim 5\times 10^5$年从SMD的形成，产生明亮的电磁，中微子和引力波瞬变，典型的持续时间为几分钟，并分别在地球上的$\sim 10^{-8}$ erg s $^{-1}$ cm $^{-2}$和$\sim4\times 10^{-21}$的典型通量和典型的应变幅度。我们提供了一个简单的拟合公式，由此产生的黑洞的质量，范围从几个$10^6$ M $_{\odot}$到$10^8$ M $_{\odot}$取决于初始SMD配置。至关重要的是，我们的分析不需要对气体的热性质进行任何特定的假设，也不需要对SMD内的角动量损失机制进行任何特定的假设。基于这些发现，我们认为，合并驱动的场景提供了一个强大的路径快速形成超大质量黑洞在$z > 6$。它提供了一个解释的起源，最明亮和最古老的类星体，而不需要一个持续的增长阶段，从一个小得多的种子。它的确凿证据可以通过多信使观测直接进行测试。
2023-01-03 astro-ph.GA astro-ph.HE
Supernovae from direct collisions of white dwarfs and the role of helium shell ignition
在过去的几十年里，白矮星（WD）热核爆炸产生的超新星（SNe）模型得到了广泛的研究，主要集中在单简并（WD的物质吸积）和双简并（WD-WD合并）方案。近年来，有人提出WD-WD直接碰撞为这种爆炸提供了另一个通道。在这里，我们扩展了这种爆炸的研究，并探讨氦壳层在影响热核爆炸中的作用。我们研究了低质量氦（$\sim0.01$ M $_{\odot})$壳）和高质量壳（$\ge0.1$ M $_{\odot}$）的影响。我们发现，爆炸的大量氦层之前爆炸的WD碳氧（CO）散装在碰撞过程中，可以改变爆炸的演变和结果的情况下，高质量的氦壳。特别是，氦壳爆炸传播的WD表面和低效燃烧材料之前，CO爆炸，后来遵循的WD的中心部分。这种演变导致中间元素的更大产量，相对于纯CO-CO WD碰撞，产生大产量的$^{44}{\rm Ti}$和$^{48}{\rm Cr}$。WD与低质量He壳层的碰撞不会引起He爆轰，但He燃烧会先于CO爆轰。这种碰撞产生高速、低质量的喷射燃烧材料，富含中间元素，对总体爆炸结果的变化较小。低/高质量He层的贡献所产生的各种影响改变了碰撞诱导SNe的运动学和形态结构，从而可能为这种SNe提供独特的观测特征，并在星系的化学富集和从其长期衰变产生中间元素和正电子中发挥作用。
2016-02-26 astro-ph.HE astro-ph.SR
Origin of Ne Emission Line of Very Luminous Soft X-ray Transient MAXI J0158$-$744
我们研究了小麦哲伦云中观测到的超爱丁顿X射线瞬变源MAXI J0158 $-$ 744在新星爆发点火阶段重现显著光谱特征的机制。这些是在0.92 keV处的强Ne IX发射线，具有大的等效宽度$0.32^{+0.21}_{-0.11}$ keV，并且在1.02 keV处不存在Ne X线。在本文中，我们使用Monte Carlo程序计算的辐射转移，考虑到线覆盖效应，由于过渡的N，O，Ne，Mg和Al离子在加速风从一个白矮星的结构的基础上的球对称静止模型。我们发现，如果Ne的质量分数增加到$10^{-3}$或更大，O的质量分数减少到$\sim5\times10^{-9}$或更小，则可以再现强的Ne IX线，并且通过线覆盖效应也可以再现包括较高能量的Ne X离子在内的其它线的缺失。Ne质量分数的增加表明，喷出物是由从白矮星表面挖掘出来的Ne富集的，它由O、Ne和Mg组成，而不是C和O，这在以前的工作中已经指出。我们认为，CNO循环驱动这个新星爆炸转换成N的大部分C和O，从而减少了O的质量分数。
2014-04-16 astro-ph.HE
Normal type Ia supernovae from disruptions of hybrid He-CO white-dwarfs by CO white-dwarfs
Ia型超新星（SNe）被认为起源于碳氧（CO）白矮星（WD）的热核爆炸。标准Ia型超新星的祖先已经研究了几十年，一般可以分为恒星非简并同伴（单简并; SD模型）的CO WDs吸积材料爆炸，以及两个CO WDs（双简并; DD模型）爆炸相互作用所产生的爆炸。然而，目前的模型，这种SNe的祖先未能再现所观察到的爆炸的不同属性，也没有解释推断率和观察到的Ia型SNe和他们的预期祖先的人口的特点。在这里，我们表明，很少研究的合并CO-WD与混合氦-CO（He-CO）WD可以提供一个显着的分数正常Ia型SNe。在这里，我们使用详细的热核流体动力学和辐射传输模型表明，广泛的合并CO WD与混合He-CO WD可以引起正常的Ia型SNe。我们发现，这种富含He的合并会引起爆炸，其合成的光变曲线和光谱类似于观测到的Ia型SNe，特别是，它们可以产生宽范围的峰值光度，MB（MR）~ 18.4至19.2（~ 18.5至19：45），与正常Ia型SNe观测到的一致。此外，我们的人口合成模型表明，加上大规模的双CO-WD合并（产生更明亮的SNe）的贡献，它们可以潜在地再现Ia型SNe的全部范围，它们的速率和延迟时间分布。
2019-10-16 astro-ph.HE astro-ph.SR
Observational clues to the progenitors of Type-Ia supernovae
Ia型超新星（SNe Ia）是重要的距离指示器、元素工厂、宇宙射线加速器、星系演化的动能源和恒星双星演化的终点。很久以前就已经很清楚，Ia超新星一定是一个退化的碳氧恒星核心的失控热核爆炸，很可能是一颗白矮星（WD）。然而，Ia型超新星的特定祖先系统以及导致其点火的过程尚未确定。两大类的祖星双星系统一直被认为是：单简并（SD），其中WD从非简并恒星获得质量;和双简并（DD），涉及两个WD的合并。新的理论工作通过一些有趣的更新和变体丰富了这些可能性。我们回顾了最近在解决祖细胞问题方面的重要观察进展。我们认为，已经出现的线索，从观察到的各种拟议的祖先人口的属性，从他们的网站，爆炸前和爆炸后的研究，从爆炸本身的分析，并从测量的事件发生率。最近发生在附近的、经过充分研究的SN 2011 fe事件尤其具有启发性。观测结果还不是结论性的，有时倾向于竞争的理论解释。尽管如此，长期以来被认为是失败者的DD祖细胞似乎可能是部分（如果不是全部）SNe Ia的幕后黑手。我们指出了可能导致未来进展的一些方向。
2014-08-13 astro-ph.CO astro-ph.HE
Heavy Seed Black Hole Growth in Metal-Enriched Halos through Disk-Induced Stellar Disruptions: A Semi-Analytical Modelling
Huazhong University of Science and Technology（华中科技大学）；Universität Heidelberg（海德堡大学）；Tsinghua University（清华大学）
本研究通过半解析模型，发现金属增丰晕中盘诱导的星族I/II潮汐瓦解事件可主导重种子黑洞早期增长，使质量在0.1 Gyr内从约1e4太阳质量增至约1e5太阳质量，缓解高红移黑洞候选体的质量张力。
2026-09-14 astro-ph.GA astro-ph.HE gr-qc
Asymmetry in The Observed Metal-Rich Ejecta of Galactic Type Ia Supernova Remnant G299.2-2.9
我们对银河系Ia型超新星遗迹G299.2-2.9进行了深度钱德拉观测。在这里，我们报告的初步结果，从我们的成像和光谱分析。观测到的中央喷出物的丰度比与延迟爆轰Ia型超新星模型预测的结果吻合得很好。我们揭示了G299.2-2.9中富含金属的喷出物的不均匀空间和光谱结构。中央喷出物的Fe/Si丰度比北部高于南部。喷出物物质的延伸延伸到遗迹的西部最外边界。在这个向西延伸的区域中，Si和Fe的丰度比与中央星云南部相似。这些富含金属的喷出物物质的结构性分布表明，这颗Ia型超新星可能经历了一次显著的不对称爆炸和/或已经膨胀成一种结构性介质。
2014-08-11 astro-ph.HE
Mass flows in the Galactic Center by supernovae of the circumnuclear disk
本文通过FLASH磁流体模拟研究银河系中心核周盘附近超新星爆发对质量流的影响，发现其可暂时提升黑洞吸积率并吹离部分气体，影响持续约250千年。
2025-01-30 astro-ph.GA astro-ph.HE
The electron-capture origin of supernova 2018zd
在白矮星形成和铁核坍缩超新星之间的过渡质量范围（$\sim$ 8-10太阳质量），恒星预计会产生电子捕获超新星。理论上，这些祖先星被认为是超渐近巨星分支星，具有一个简并的O+Ne+Mg核，电子捕获到Ne和Mg核上应该引发核坍缩。然而，还没有一颗超新星被明确地确定来自电子捕获的起源，部分原因是理论预测的不确定性。在这里，我们提出了电子捕获超新星的六个指标，并表明超新星2018 zd是唯一已知的超新星，具有强有力的证据或与所有六个一致：祖先识别，星周物质，化学成分，爆炸能量，光变曲线和核合成。对于超新星2018 zd，我们根据爆炸前图像中的微弱候选者和早期紫外颜色和闪光光谱揭示的化学富集的星周物质来推断超渐近巨星分支祖星。光变曲线形态和星云发射线可以用低爆炸能量和电子俘获超新星中产生的富中子核合成来解释。这一发现提供了对复杂的恒星演化、超新星物理、宇宙核合成和过渡质量范围内的残余种群的深入了解。
2021-06-28 astro-ph.HE astro-ph.SR
Impulsive Electromagnetic Emission near a Black Hole
计算了克尔黑洞（BH）附近点爆炸的电磁特征。由引力透镜产生的第一次重复在时间上不是周期性的;周期性的出现只是由于逆时针和逆行光环的多重回路的结果，并伴随着指数变暗。引力聚焦产生了一系列集中的焦散特征，并使重复源的检测偏向于BH自旋与天空平面的对齐。我们考虑的情况下，发射的洛伦兹提升和反射的磁场附近的爆炸现场的偏振模式。然后，所检测到的脉冲的偏振部分接近统一，并且在赤道面附近传播的光线保持一致的偏振方向。在缓慢吸积的超大质量黑洞（SMBH）附近，额外的重复是由经过电离不稳定性的轨道盘的环形碎片反射引起的。将这些结果应用于重复快速射电暴（FRB）源121102，给出了FRB可探测性如何通过透镜效应而偏置的具体和预测性示例。引力透镜延迟10-30秒，反射延迟高达$\sim 10^4$秒，被发现附近的$3\times 10^5\,M_\odot$ SMBH的最内稳定的圆形轨道的发射，这些影响结合起来，产生有趣的延迟时间和突发通量之间的相关性。在SMBH附近的致密恒星碰撞产生的引力波信号中可以看到类似的重复脉冲包络。
2019-04-08 astro-ph.HE gr-qc
Stellar Population and Metal Production in AGN Disks
该研究针对活动星系核致密盘中大质量恒星的演化与坍缩展开，计算其爆炸产额与致密天体形成情况，发现快速自转恒星坍缩时可抛射大量铁，其核合成产额可约束此类形成系统的数量，为致密双星形成的第三种场景提供观测诊断方向。
2025-01-12 astro-ph.GA astro-ph.HE
Faint Population III supernovae as the origin of the most iron-poor stars
银河系中最缺铁的恒星对天体物理学物体的性质提供了重要的观测限制，这些天体使原始气体富含重元素，这些恒星就是从这些物质形成的。其中，最近发现的缺铁恒星SMSS J031300.36-670839.3显示出显著的化学成分，未检测到铁（[Fe/H] $<-7.1$），碳和镁相对于钙的含量大幅增加。我们调查了无金属（人口III）恒星的超新星产量来解释这颗恒星所观察到的丰度模式。我们报告说，高[C/Ca]和[C/Mg]的比例和上限确定的其他元素丰度与核心塌陷超新星（具有正常的爆炸动能$E$的$E_{51}=E/10^{51}$尔格$=1$）或超新星（$E_{51}\geq 10$）的第三人口的25 $M_{\odot}$或40 $M_{\odot}$星的产量很好地再现。最佳拟合模型假设第三星族祖先的爆炸经历了广泛的物质混合和回落，留下了黑洞遗迹。在这些模型中，钙是由静态/爆炸性O燃烧和不完全的Si燃烧在第III族超新星/超超新星，在对比的建议，钙是起源于热CNO循环在超新星前演化。在5颗具有[Fe/H] $<-4.5$的贫铁星中，有4颗碳增强星与$^{56}$ Ni的质量小于10 $^{-3}M_{\odot}$的暗超新星模型一致。
2014-08-13 astro-ph.HE astro-ph.SR
Explosions from Rotating Very Massive Star Collapses to Black Holes: Effects of Nuclear Burning
Frontier Research Institute for Interdisciplinary Sciences, Tohoku University（东北大学前沿交叉科学研究院）；Astronomical Institute, Graduate School of Science, Tohoku University（东北大学理学研究科天文学研究所）；Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut)（马克斯·普朗克引力物理研究所（爱因斯坦研究所））；Institute for Gravitation and the Cosmos, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学引力与宇宙研究中心）；Department of Physics, The Pennsylvania State University（宾夕法尼亚州立大学物理系）；Center for Gravitational Physics and Quantum Information, Yukawa Institute for Theoretical Physics, Kyoto University（京都大学汤川理论物理研究所引力物理与量子信息中心）；Department of Physics, Toho University（东邦大学物理系）
本研究通过数值相对论模拟，探究旋转大质量恒星核心坍缩为黑洞的过程，明确核燃烧对坍缩模式、抛射物特征及铁族元素生成的影响，揭示其可产生大质量高能抛射物与铁族元素的机制。
2026-08-17 astro-ph.HE gr-qc
The Radioactive Nuclei $^{\textbf{26}}$Al and $^{\textbf{60}}$Fe in the Cosmos and in the Solar System
从大爆炸到现在，化学元素的宇宙演化是由恒星内部的核聚变反应和恒星爆炸驱动的。一个物质循环循环将富含金属的恒星喷出物重新加工成下一代恒星。研究宇宙核合成和这一物质循环需要了解核反应的物理学，了解恒星内部和恒星爆炸中激活核反应的条件，了解恒星通过风和爆炸的抛射机制，以及抛射物从热等离子体到冷的恒星形成气体的下一个循环的运输。由于恒星演化的时间尺度很长，而且恒星爆炸很少发生，因此观测研究具有挑战性。由于26 Al和60 Fe同位素的放射性寿命长达百万年，因此它们适合同时表征核聚变反应和星际运输过程。我们描述和讨论的核反应参与的生产和销毁的26铝和60铁，其核合成的恒星网站和他们的星际旅行后，从核合成网站弹射的关键特征。我们将理论天体物理学方面与各种天文信使联系起来，从星尘和宇宙射线成分测量，通过观察放射性产生的伽马射线，到深海海洋地壳中沉积的物质，以及太阳系中形成的第一批固体的推断成分。我们表明，考虑到26铝到60铁的同位素比的测量消除了一些解释天文结果时的未知数，并讨论了从这两个同位素宇宙化学演化的教训。
2021-10-05 astro-ph.HE astro-ph.IM astro-ph.SR
Three-dimensional simulations of the interaction between the nova ejecta, the accretion disk, and the companion star
上下文经典新星是恒星双星系统中由吸积的白矮星主持的热核爆炸。物质在轻度简并的条件下堆积在白矮星的顶部，导致热核失控。在包层运行的一系列核过程（主要是质子捕获反应和β衰变）释放的能量将材料加热到100至400 MK的峰值温度。在这些事件中，大约10-3 - 10-7 Msun，富集CNO，有时，其他中等质量的元素（例如，Ne，Na，Mg，Al）被喷射到星际介质中。目的。到目前为止，在经典新星爆发的建模中所做的大部分努力都集中在爆炸和喷射的早期阶段，忽略了喷射物的相互作用，首先是与围绕白矮星运行的吸积盘的相互作用，最终是与次级恒星的相互作用。方法.为了填补这一空白，对新星喷出物、吸积盘和恒星伴星之间的相互作用进行了一套三维SPH模拟，旨在测试不同参数（即，喷出物的质量和速度、吸积盘的质量和几何形状）对系统的动力学和化学性质的影响。结果我们讨论了导致吸积盘破裂和质量损失的条件。此外，我们讨论了化学污染的可能性与新星喷出物的影响，其潜在的影响下一个新星周期的恒星次级。
2017-12-22 astro-ph.HE astro-ph.SR
Three-Dimensional Kinematic Reconstruction of the Optically-Emitting, High-Velocity, Oxygen-Rich Ejecta of Supernova Remnant N132D
我们提出了一个三维运动学重建的光学发射，富氧的喷出物超新星遗迹N132 D在大麦哲伦星云。数据是用6.5米麦哲伦望远镜结合IMACS+GISMO仪器和观测[O III] $λλ$ 4959，5007线发射在以N132 D为中心的${\sim}$ 3 $^{\prime}~\times$ 3 $^{\prime}$区域获得的。我们的数据的空间和光谱分辨率，使详细检查的光学喷出物的结构。N132 D的大部分光学明亮的氧喷射物排列在相对于天空平面倾斜约28 $^{\circ}$的环形几何形状中。环面的半径为4.4 pc（$D_{\rm LMC}$ /50 kpc），径向速度不对称性蓝移，从$-3000$到$+2300$ km s $^{-1}$，圆周上有明显的断裂。假设从富氧细丝的几何中心同源膨胀，1745公里秒$^{-1}$的平均膨胀速度转换为2450年$\pm$ 195年爆炸以来的年龄。一个微弱的，空间分离的“失控结”（RK）的总空间速度为3650公里秒$^{-1}$是几乎垂直于环面平面和重合的X射线发射，这是大大增强了硅相对于LMC和N132 D的散装喷出物。这些运动学和化学特征表明，RK可能起源于原始恒星的深处。总的来说，N132 D的主要壳层形态和高速、富含Si的成分与仙后座A有着显著的相似性，仙后座A是IIb型超新星爆炸的结果。我们的研究结果强调了进一步观察和模拟的必要性，这…
2020-03-31 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The look of high-velocity red-giant star collisions
本文模拟并计算了黑洞驱动的高速红巨星碰撞的光度和光谱，发现其能量堪比超巨星爆发，早期呈紫外亮相，可被ULTRASAT等紫外巡天探测。
2023-10-10 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The Extremely Metal-Poor SN 2023ufx: A Local Analog to High-Redshift Type II Supernovae
本文观测到迄今最贫金属的II型超新星SN 2023ufx，其爆发于低金属丰度矮星系外围，具有快速演化、稀薄氢包层、弱金属特征及快速外流等特性，为早期宇宙贫金属超新星建模提供基础。
2024-11-26 astro-ph.GA astro-ph.HE astro-ph.SR
The origin of the most iron-poor star
我们从最近发现的$\rm [Fe/H]<-7.1$恒星SMSS J 031300（Keller et al. 2014）开始研究碳增强贫金属（CEMP）恒星的起源。我们发现，在SMSS J 031300表面上观察到的元素丰度可以很好地拟合的微弱，无金属，超新星的产量。使用适当校准的微弱超新星爆炸模型，我们研究，第一次，在这样的富碳，贫铁超新星喷出物的尘埃颗粒的形成。计算假设未混合和均匀混合的喷出物，并考虑到部分破坏的超新星反向冲击。我们发现，由于除了碳之外难熔元素的缺乏，无定形碳是形成的唯一颗粒种类，碳凝聚效率在（0.15-0.84）之间，导致粉尘产率在（0.025-2.25）M $_{\odot}$范围内。我们遵循这些微弱的超新星爆炸的产品丰富的恒星形成云的崩溃和碎片，我们探索精细结构线冷却和尘埃冷却所发挥的作用。我们表明，即使在崩溃过程中的颗粒生长有一个小的影响的尘埃与气体的比例，由于C耗尽到CO分子在崩溃的早期阶段，形成CEMP低质量的恒星，如SMSS J 031300，可以触发尘埃冷却和碎片。模型预测和对C-正常和富C-贫金属恒星样本的观测结果之间的比较支持了一个单一的共同路径可能是第一颗低质量恒星形成的原因的观点。
2014-09-19 astro-ph.CO astro-ph.HE astro-ph.SR
A Beginner's Guide to Black Hole Imaging and Associated Tests of General Relativity
本文针对黑洞成像领域文献庞杂的现状，为新研究者提供入门指引，重点讲解黑洞光子环的基础概念，同时梳理部分前沿研究成果。
2024-02-02 astro-ph.HE gr-qc hep-th
