核塌縮型超新星及其中微子驅動的星風.pdf

1、超新星和相關核合成研究是當今天體物理的前沿課題之一。本文主要研究核塌縮型超新星爆發(fā)過程和中微子驅動的星風動力學。本文綜述了超新星的基本特征和核塌縮型超新星的爆發(fā)機制。為了討論強大中微子流的來源，組分夸克質量模型被應用于超新星核區(qū)中兩味夸克物質到更穩(wěn)定的三味夸克物質相變。結果發(fā)現(xiàn)，組分夸克質量模型適用于描述超新星核心區(qū)的相變，相變能明顯提高核心溫度，中微子的數(shù)量和能量，從而有助于提高超新星爆炸成功的概率。SN2006gy是近年觀測到的一顆

2、奇特的核塌縮型超新星，我們特別介紹了它的研究進展。中微子驅動的星風是快中子俘獲元素誕生的主要候選場所。我們在第二部分首先介紹了重元素核合成的基礎理論和進展（包括s 過程、r 過程和p 過程），然后對中微子驅動的星風動力學和核合成發(fā)展歷程和最新進展做了詳細論述。
　　 我們采用Rauscher等改進的核配分函數(shù)重新計算核塌縮型超新星環(huán)境中的核統(tǒng)計平衡（NSE），結果表明改進的核配分函數(shù)引起核素豐度輕微變化，但并沒有之前預計的那么重

3、要?；谝痪S的數(shù)值模擬程序、WW15M⊙前身星模型和我們提出的計算電子屏蔽效應的方法，模擬了核塌縮型超新星坍縮、反彈過程。
　　 結果表明，電子屏蔽的影響是明顯的。在塌縮階段，電子屏蔽使電子俘獲率下降、塌縮時間延長，并影響外核的塌縮進程。我們給出對中微子能量和反彈激波能量的詳細分析。至今嚴格的數(shù)值模擬不能產生成功的超新星爆發(fā)。我們通過對激波形成階段壓強梯度的人為調節(jié)，得到了WW15M⊙模型的瞬時爆發(fā)，然后分析了該爆發(fā)過程中內星核

4、多種對流過程（包括R-T 對流，輕子驅動的對流，負熵梯度驅動的對流）。結果表明強大的對流使得核心區(qū)的能量迅速傳遞給激波。
　　 質子、中子、正負電子以及輻射場組成的混合氣體，簡稱±npe 氣體，我們研究了在有或者無外部中微子流時±npe 氣體的穩(wěn)態(tài)平衡條件，得到了在高溫下(T>109K)描述穩(wěn)態(tài)平衡的一般化學勢平衡方程e p n C μμμ+=。當中微子和反中微子透明時，我們給出了系數(shù)C的擬合解析表達式。應用化學勢平衡條件來估算

5、處于穩(wěn)態(tài)平衡±npe 氣體的電子豐度是一個簡單而有效的方法。例如，我們把這個方法應用到GRB 吸積盤中，可以證實當吸積率較低時吸積盤內區(qū)近似處于穩(wěn)態(tài)平衡；對于存在外部中微子流的情況，基于初始中子星模型M15-11-r1，我們計算了中微子驅動星風中的初始電子豐度。結果表明，相對于原來的平衡條件e p n μμμ+=的計算結果而言，當反彈后時間小于5 秒時，改進的平衡條件明顯降低電子豐度，所得結論對星風核合成研究有積極意義。
　　

6、基于牛頓的流體動力學方程組，我們討論了三種不同物態(tài)方程（I.嚴格物態(tài)方程；II.忽略簡并參數(shù)；III.忽略氣體壓強）對初生中子星風動力學的影響。結果發(fā)現(xiàn)，忽略簡并參數(shù)的物態(tài)方程是個很好的近似；忽略氣體壓強的物態(tài)方程會明顯地降低星風的密度、溫度，提高速度和核子熵，但電子豐度幾乎不會改變。
　　 同時星風物質溢出率、動力學時標等影響核合成的重要參量都有明顯的改變。對典型中子星模型，我們還發(fā)現(xiàn)在中微子光度為8×1051erg s-1