本文關(guān)鍵詞：Ia型超新星爆炸對(duì)其非簡(jiǎn)并伴星沖擊的數(shù)值模擬研究

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【摘要】：Ia型超新星研究（SNe Ia）是二十一世紀(jì)天體物理學(xué)研究和基礎(chǔ)物理研究最前沿的課題之一。通過其峰值光度和光變曲線形狀之間存在的經(jīng)驗(yàn)關(guān)系定標(biāo)，Ia型超新星可以作為測(cè)量宇宙學(xué)距離最可靠“距離指示器”之一。Ia型超新星測(cè)距發(fā)現(xiàn)了宇宙在加速膨脹，從而推論出暗能量的存在。這不但是天文學(xué)，也是整個(gè)物理學(xué)的重要發(fā)現(xiàn)。然而，Ia型超新星的前身星以及其爆炸的具體物理機(jī)制仍然不清楚。 目前，人們普遍認(rèn)為Ia型超新星是雙星系統(tǒng)中的碳氧白矮星從其非簡(jiǎn)并（單簡(jiǎn)并模型，SD）或者簡(jiǎn)并伴星（雙簡(jiǎn)并模型，DD）吸積物質(zhì)從而引發(fā)的熱核爆炸。SD和DD模型，最大的區(qū)別之一是SD模型預(yù)言了Ia型超新星爆炸后存在殘留伴星，然而DD模型則沒有。因此，在Ia型超新星爆炸后的遺跡中搜尋殘留伴星是區(qū)別和證認(rèn)SD模型和DD模型的一種有效方法。在本文中，基于SD前身星模型，我們采用“光滑粒子流體動(dòng)力學(xué)（SPH）方法”對(duì)Ia型超新星爆炸對(duì)其伴星的沖擊進(jìn)行了三維流體動(dòng)力學(xué)模擬，詳細(xì)地研究了Ia型超新星爆炸拋射物和伴星之間的相互作用，給出了Ia型超新星爆炸沖擊后殘留伴星的特殊性質(zhì)和對(duì)應(yīng)的可觀測(cè)量。在本文的第一章，我們介紹了超新星的研究歷史、分類以及本工作的主要目標(biāo)。接著，我們對(duì)Ia型超新星的光變曲線、光譜等觀測(cè)特征以及Ia型超新星不同的前身星模型（SD和DD模型）和爆炸模型（錢德拉塞卡、亞錢德拉塞卡和超錢德拉塞卡模型）做了詳細(xì)地介紹。本工作中所采用的研究方法及模擬程序在本文的第三章中進(jìn)行了具體地描述。最后，我們對(duì)本論文的主要研究工作做了詳細(xì)地介紹。通過本工作的研究，我們?nèi)〉弥饕难芯砍晒校?（1）基于WD+MS前身星模型，通過詳細(xì)的雙星演化過程，我們得到了比早期工作更為真實(shí)的初始伴星模型。我們的數(shù)值模擬得到SN Ia爆炸沖擊可以從其伴星剝離大于0.1M⊙的富氫物質(zhì)。同時(shí)，SN Ia沖擊可以使主序伴星獲得50 105km s1的沖擊速度。另外，我們發(fā)現(xiàn)伴星的致密程度和雙星的軌道間距是影響被剝離的伴星物質(zhì)的質(zhì)量和伴星獲得的沖擊速度的最主要因素。但是，SN Ia爆發(fā)時(shí)伴星所處的演化狀態(tài)同樣很重要。在我們的模擬中，被剝離的伴星的富氫物質(zhì)的質(zhì)量（0.1M⊙）遠(yuǎn)大于目前給出的在SN Ia星云光譜中可以探測(cè)剝離氫的質(zhì)量下限（0.01M⊙），這暗示在SD SN Ia星云光譜中可能會(huì)探測(cè)到氫譜線的特征。 （2）通過考慮伴星的軌道運(yùn)動(dòng)和自轉(zhuǎn)的影響，我們得到伴星的轉(zhuǎn)動(dòng)不能有效地影響被剝離的伴星物質(zhì)的多少和伴星獲得的沖擊速度的大小。但是，SN Ia爆炸可以從其富氫主序伴星剝離14% 23%的初始伴星質(zhì)量，從而帶走伴星55% 89%的初始轉(zhuǎn)動(dòng)角動(dòng)量。同時(shí)，由于受到SN Ia爆炸拋射物的沖擊加熱，伴星極度地膨脹。所以，在SN Ia爆炸后，伴星的旋轉(zhuǎn)速度被有效地減小為其初始值的14% 32%。 （3）與目前觀測(cè)得到的Tycho G的旋轉(zhuǎn)速度～6kms1相比較，我們的模擬給出的殘留伴星的旋轉(zhuǎn)速度至少是Tycho G旋轉(zhuǎn)速度的兩倍多。但是，我們并不能通過Tycho G很小的旋轉(zhuǎn)速度來排除其作為SN Ia殘留伴星候選體的可能性。進(jìn)一步地，采用WD+MS模型的大樣本計(jì)算結(jié)果，我們給出了SN Ia爆炸后殘留伴星旋轉(zhuǎn)速度的大樣本分布情況。這將給在SN Ia遺跡中證認(rèn)殘留伴星提供非常重要的理論依據(jù)。 （4）基于WD+HE錢德拉塞卡爆炸模型，流體動(dòng)力學(xué)模擬得到SN Ia的沖擊只從氦伴星表面剝離了其2% 5%的物質(zhì)。但是，SN Ia爆炸拋射物中的重元素可以有效地污染伴星表面，使得殘留伴星呈現(xiàn)出重元素增豐特征。這為觀測(cè)上證認(rèn)WD+HE模型中的殘留伴星提供了一種潛在的方法。另外，我們預(yù)言在SN Ia爆炸后，富氦殘留伴星具有很高的空間速度且在快速地旋轉(zhuǎn)，應(yīng)該很容易被觀測(cè)所證認(rèn)。 （5）采用錢德拉塞卡質(zhì)量白矮星的純爆燃波模型，我們對(duì)SN Ia爆炸對(duì)其主序伴星的沖擊進(jìn)行了三維流體動(dòng)力學(xué)模擬。我們發(fā)現(xiàn)由于純爆燃波模型產(chǎn)生了較低的總能量，SN Ia沖擊只能從富氫主序伴星的表面剝離很小質(zhì)量的氫（0.01M⊙），這與目前給出的在正常SN Ia星云光譜探測(cè)不到氫譜線特征的質(zhì)量范圍（0.01M⊙）是一致的。因此，我們預(yù)言在SN2002cx-like SN Ia星云光譜中應(yīng)該沒有氫譜線的呈現(xiàn)。這也許可以解釋目前在單簡(jiǎn)并SN Ia星云光譜中沒有探測(cè)到氫譜線的事實(shí)。 通過本工作的研究，我們?yōu)橛^測(cè)上在超新星遺跡中搜尋和證認(rèn)Ia型超新星殘留伴星提供了可靠的預(yù)言和理論依據(jù)，，這也為從觀測(cè)上限制Ia型超新星的前身星模型提供了非常重要的幫助。
【學(xué)位授予單位】：中國(guó)科學(xué)院研究生院（云南天文臺(tái)）
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2013
【分類號(hào)】：P145.3

【共引文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 LI ZhengXiang;WU PuXun;YU HongWei;ZHU ZongHong;;A possible resolution of tension between Planck and Type Ia supernova observations[J];Science China(Physics,Mechanics & Astronomy);2014年02期

中國(guó)碩士學(xué)位論文全文數(shù)據(jù)庫 前1條

1 李彥;物態(tài)方程對(duì)鐵核坍縮型超新星爆發(fā)的影響[D];廣西師范大學(xué);2013年

本文編號(hào)：1267914