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本工作对超新星前身星阶段的相关物理过程及对II型超新星瞬时爆发机制等问题进行了研究。
综述了与II型超新星爆发机制研究中的相关理论。包括大质量恒星的演化及引起恒星不稳定塌缩的物理因素;超新星的分类特征及超新星前身星的结构,特别是2000年后Woosley等人给出的前身星模型;II型超新星爆发机制及理论研究中存在的困难。论述了II型超新星爆发数值模拟中相关物理因素及其数值处理方法。包括核统计平衡分析、电子俘获的一般分析方法、“四粒子”模型的物态方程、广义相对论流体动力学方法和数值模拟差分方法。详细讨论了新的前身星模型对铁核塌缩、激波传播、爆发能量的影响及探讨了初始激波能量大小的定义。
超新星的前身星及其核心区的结构在超新星爆发过程中起着重要作用,决定着后来的演化模式。超新星爆发的演化模式对前身星模型给定的物理参数非常敏感,这些参数影响着超新星爆发的条件和爆发结果。本文通过使用2002年Woosley提供的新前身星模型数据,重新探讨了前身星模型对铁核塌缩、激波传播、爆发能量的影响及探讨了初始激波能量大小的定义。研究结果表明:新模型下,因初始密度变化的影响,前身星质量为11Mˉ、12Mˉ、13Mˉ的超新星,塌缩时间?(1)collap缩短了,但15Mˉ的塌缩时间却延长了。此外,这四个模型的Ms、中心密度?cmax都增大了,Ms的增大缩短了激波传播的距离,?cmax的增大使激波反弹更有力,两者都有助于激波的传播。同时,由前身星为11Mˉ、12Mˉ两模型的数据比较可知初始温度的增大会加速星核的塌缩。在激波传播过程中,新模型的激波传播比王贻仁等的模型是先快后慢的,但在传播时间上相近。而在爆发能量方面,由于内结合能¢EHb的增大及光裂解能量Edis,中微子能量损失¢Eo的减小,有效的提高了激波能量。在探讨激波初始能量的定义时,通过对12个模型的考察,认为以选取E(4)shock、E(5)shock的定义较为合适。这些结论说明新前身星模型对超新星的铁核塌缩、激波传播及爆发能量有着重要的影响。这对于超新星爆发机制的理论研究有着重要意义。