包层剥离超新星起源的研究

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超新星是一种极为重要的天文现象,超新星在星际介质和岩石行星的形成等方面有重要研究意义。大质量恒星死亡时会产生核心坍缩型超新星,由于恒星存在外包层,因此对于核心坍缩型超新星来说,我们应该可以观测到其爆炸抛射出的外包层。但是观测上发现,有很大一部分核心坍缩型超新星爆发时并没有显示出其有外包层物质抛射,这意味着这些超新星的前身星在爆发前就已经损失掉了其外包层,这些超新星被称包层剥离超新星。包层剥离超新星由于没有外包层物质抛射,被认为是伽马射线暴的可能来源。然而目前学术界对包层剥离超新星如何在爆炸前剥离其包层等起源问题还尚不清楚。通常认为包层剥离超新星前身星在爆发前会经历一个特殊的阶段——沃尔夫-拉叶星,此时恒星的包层已经大部分剥离且拥有很高的物质损失。目前对于包层剥离超新星的起源和沃尔夫-拉叶星的形成有两种说法。一种是化学均匀演化的单星通道,一种是双星形成氦星通道。化学均匀演化的单星模型指的是由于恒星自身的高自转导致的恒星内外物质交换并增加了物质损失。双星形成氦星模型指双星中的恒星,通过洛希瓣转移的方式去除了自己的氢包层形成氦星。这两种通道都可以产生沃尔夫-拉叶星并最终形成包层剥离超新星。本文中我们使用MESA程序对两种通道分别进行了模拟计算,结果发现,金属丰度和恒星初始质量对是否形成包层剥离超新星起决定作用。对于均匀演化的单星通道下,形成包层剥离超新星,高低金属丰度下初始质量下限分别为20 M☉和25M☉(M☉指太阳质量)。对于双星形成氦星通道,形成包层剥离超新星,高低金属丰度下氦星初始质量下限分别为14M☉和18M☉。我们发现对于不同亚型的包层剥离超新星来说,其在同一金属丰度下对应的初始质量不同。极端低质量的包层剥离超新星只能由双星形成的氦星演化而来。
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