本文選題：超新星 + 超新星遺跡(Kes�。� 參考：《南京大學》2011年博士論文

【摘要】：超新星遺跡是在超新星爆發(fā)過程中噴射出的前身星物質(zhì)與周圍星周／星際介質(zhì)相互作用形成的產(chǎn)物。它將會釋放大量能量和金屬元素到星際介質(zhì)中,對星際介質(zhì)的物理和化學演化產(chǎn)生重要影響。研究超新星遺跡演化的重要一環(huán)是研究其與星際介質(zhì)之間的相互作用。事實上,超新星遺跡中的很多觀測現(xiàn)象都起源于其與不均勻的星周/星際介質(zhì)之間的相互作用。但是超新星遺跡和不均勻星周/星際介質(zhì)之間的相互作用涉及到許多復(fù)雜的物理過程,這使得對其的研究存在很多困難。本文將介紹我在超新星遺跡以及它和周圍不均勻星際介質(zhì)之間相互作用方面的工作。首先,在第一章中對超新星、星際介質(zhì)、強激波物理、超新星遺跡演化等作了簡要回顧；接下來,研究了幾個具有代表性的情況：超新星遺跡與分子云的相互作用(在第二章中研究了超新星遺跡Kes 69；在第4.2節(jié)中研究了超新星遺跡W49B),超新星遺跡與中等密度云塊的相互作用(在第三章中研究了超新星遺跡Cygnus Loop),和有過電離現(xiàn)象的超新星遺跡在具有特別分布的星周/星際介質(zhì)中的演化(在第4.3節(jié)中研究了超新星遺跡W49B)。研究涉及不同情況下的超新星遺跡與云塊作用的物理和化學演化。 對于超新星遺跡Kes 69,我們確認了其與系統(tǒng)速度在～85kms-1的分子云的關(guān)聯(lián)性,這使得我們得到遺跡的運動學距離為5.2kpc。通過12CO(J=1-0)的觀測分別在東南和西北區(qū)域發(fā)現(xiàn)了分子云圓弧,它們大致分布在一個圓上。這些分子氣體很可能是經(jīng)由前身星星風掃積堆積而成。 對于超新星遺跡Cygnus Loop,我們研究了XMM-Newton X射線望遠鏡對其東面一較亮區(qū)域(被稱作XA區(qū)域)的觀測。結(jié)果顯示,這片區(qū)域星際介質(zhì)密度較大并且有成團性；還發(fā)現(xiàn)這里星際介質(zhì)的C,N,O豐度只有太陽豐度的0.2倍左右。X射線譜可以被兩個熱成分擬合,分別對應(yīng)了被震擊的云塊物質(zhì)和周圍熱的冕物質(zhì)。我們應(yīng)用了新近發(fā)展起來的一個診斷工具對比了譜分析結(jié)果和理論預(yù)期,確認了熱傳導(dǎo)在這個區(qū)域中的激波與云塊相互作用的演化過程中起到主導(dǎo)作用。我們還發(fā)現(xiàn)了一個前身星拋射物碎片/突起,可能起源于前身星拋射物中的擾動。 對于超新星遺跡W49B,我們首先研究了它的分子氣體環(huán)境,發(fā)現(xiàn)了一個系統(tǒng)速度在～40kms-1的半圓形殼層分布的分子氣體結(jié)構(gòu),包圍了遺跡的東面,南面和西面。這與在遺跡東面,南面和西面觀測到的射電波段的比較陡峭的邊界和紅外波段輻射分布(起源于遺跡與較密環(huán)境氣體的作用)相一致。通過多波段形態(tài)的對應(yīng)和(12CO J=2-1)/(12CO J=1-0)線比的增強,我們基本確認了遺跡與這個系統(tǒng)速度在～40kms-1的分子云的關(guān)聯(lián)性,得到遺跡的運動學距離為9.3kpc。這里半圓形殼層分布的分子氣體可能與超新星遺跡Kes 69中分子殼層的起源相同,是經(jīng)由前身星星風掃積堆積而成。 接下來,我們基于多波段觀測結(jié)果建立了超新星遺跡W49B演化的理論模型,模型第一次考慮到了前身星拋射物與周圍不均勻星周/星際介質(zhì)的混合,熱傳導(dǎo)過程,光學薄等離子體的輻射損失過程,還有非電離平衡過程。我們發(fā)現(xiàn)熱傳導(dǎo)在超新星遺跡W49B的演化中起到重要作用,它導(dǎo)致了星周介質(zhì)中云環(huán)物質(zhì)的蒸發(fā)。這些被蒸發(fā)的較冷的云環(huán)物質(zhì)與周圍熱氣體的混合加快了降溫過程,并且這些被蒸發(fā)的較冷的云環(huán)物質(zhì)還將前身星拋射物推回了遺跡中心形成了噴流狀結(jié)構(gòu)。在模型演化中,發(fā)現(xiàn)了包含過電離等離子體的較大區(qū)域。這些過電離等離子體起源于被來自星周介質(zhì)中云環(huán)的反彈激波再加熱過的熱等離子體的快速冷卻。特別指出,我們發(fā)現(xiàn)了兩種不同的快速冷卻機制：熱氣體與由星周介質(zhì)中云環(huán)物質(zhì)蒸發(fā)而來的密度較大、溫度較低的物質(zhì)的混合；前身星拋射物的快速絕熱膨脹。模型預(yù)期的過電離等離子體的空間分布與觀測完全致。
[Abstract]:Supernova remnants are the product of the interaction between the precursors of the precursors and the surrounding interstellar medium during the supernova eruption. It will release a large amount of energy and metal elements into the interstellar medium and have an important influence on the physical and chemical evolution of the interstellar medium. In fact, many of the observational phenomena in the supernova remnants are derived from their interaction with the inhomogeneous INTERSTAR / interstellar medium, but the interaction between the supernova remnants and the inhomogeneous star / interstellar medium involves many complex physical processes, which makes the study of it. There are many difficulties. This article will introduce my work on the interaction between supernova remains and its surrounding interstellar medium. First, in the first chapter, a brief review of supernova, interstellar medium, strong shock physics, supernova remnants evolution, and so on, and then several representative cases: supernova are studied. The interaction between the remains and the molecular cloud (the supernova remnant Kes 69 is studied in the second chapter; the supernova remnant W49B), the interaction between supernova remnants and medium density clouds (in the third chapter, the supernova remnant Cygnus Loop), and the supernova remnants with a supernova phenomenon in the third chapter Evolution in the peripheral / interstellar medium (the supernova remnant W49B was studied in Section 4.3). The study involves the physical and chemical evolution of supernova remnants and clouds in different circumstances.
For the supernova remnant Kes 69, we confirm the association with the molecular cloud of the system velocity to 85kms-1, which allows us to get the kinematic distance of the remains of 5.2kpc. through the observation of 12CO (J=1-0) and the discovery of molecular cloud arcs in the southeast and northwest regions, which are highly distributed in a circle. These molecular gases are likely to be Through the front of the stars, the wind swept up.
For the supernova remnant Cygnus Loop, we studied the observation of a brighter area in the east of the XMM-Newton X Ray Telescope (called the XA region). The results show that the interstellar medium is denser and mass in this region, and it is also found that the C, N, O abundance of the interstellar medium is 0.2 times as much as two of the solar abundance. We apply a newly developed diagnostic tool to compare the spectral analysis and theoretical expectation, and confirm that the shock wave in this region plays a leading role in the evolution of the interaction between the clouds and the clouds. A precursor star projectile fragment / protrusion may originate from disturbances in the precursor star projectiles.
For the supernova remnant W49B, we first studied its molecular gas environment, and found a molecular gas structure of the semicircular shell distribution of the system at ~ 40kms-1, surrounded by the East, South and west of the remains. This is the steep boundary and infrared band of the radio band observed in the East, South and West of the remains. The distribution of radiation (originating from the effect of the remains and the denser ambient gas) is consistent. Through the enhancement of the multiband morphological correspondence and (12CO J=2-1) / (12CO J=1-0) line ratio, we have basically confirmed the correlation between the remains and the velocity of the system in the 40kms-1 molecular cloud, and the kinematic distance of the remains is the semicircular shell distribution here in 9.3kpc.. The molecular gas may be the same as the origin of the molecular shell in supernova remnant Kes 69, and is formed by the accumulation of precursor stars.
Next, we set up a theoretical model for the evolution of supernova remnant W49B based on the multiband observation. The model first considered the mixing of the precursors with the surrounding inhomogeneous star / interstellar medium, the heat conduction process, the radiation loss process of the optical thin plasma, and the non ionization equilibrium process. We found that the heat conduction is over the supernova. The evolution of the Nova remnant W49B plays an important role in the evaporation of the rings in the surrounding media. The cooling of these evaporated colder rings and the surrounding hot gases accelerates the cooling process, and the cooler clouds of the vaporized cloud also push the precursors back to the center of the remnant to form a jet structure. In the evolution of the model, the larger regions containing the over ionized plasma were found. These plasma were derived from the rapid cooling of the hot plasma reheated by the rebound shock from the ring of the surrounding media. In particular, we found two different rapid cooling mechanisms: the hot gas and the cloud ring in the star medium. The density of the vaporized matter, the mixture of the lower temperature, the rapid adiabatic expansion of the projectile of the precursor. The space distribution and observation of the expected over ionized plasma in the model are fully observed.
【學位授予單位】：南京大學
【學位級別】：博士
【學位授予年份】：2011
【分類號】：P145.3

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本文編號：1914426