超新星是什么 巨新星和超新星的区别是什么?
对于传统的超新星模型而言,一般有两种爆发机制,分别是热核爆炸型超新星和核坍缩型超新星,不同的爆发机制也对应于不同的光谱型。光谱型的定义主要是通过观测超新星爆发后的光谱,峰值时有氢的发射线为II型超新星,峰值时没有氢的发射线为I型超新星。
热核爆炸型超新星主要对应你所说的Ia超新星。这里提一下,大家普遍提及热核爆炸型超新星对应的就是Ia超新星,而实际上有一类特殊的超新星叫做热不稳定对超新星(Pair Instability supernova)也属于热核爆炸型超新星。
这类超新星主要是由于大质量恒星死亡后期时,中心氧核质量大,温度高,高能伽马光子生成正负电子对,再进一步生成中微子,使得恒星失压引力坍缩,最终导致氧核剧烈爆炸,会炸碎整个星体,这种一般会产生一个较亮的Ic型超新星。
回到Ia型超新星上。传统的Ia超新星现在普遍认为是由于白矮星吸积伴星,或者双白矮星并和或对撞,达到1.4个太阳质量,也就是钱德拉塞卡极限后,由于剧烈的核爆炸,会炸碎整个星体。这个过程中,会产生大量的镍(Ni)和钴(Co)。通过Ni->Co->Fe的联级衰变放出大量的伽马光子,从而推动和加热抛射物,这样就可以通过望远镜观测到这类超新星。
这里稍微简单的介绍一下核坍缩型超新星。我们都知道恒星会不断通过核聚变反应产生大量的热量,相比太阳最终核心会最终生成碳(C)和氧(O)元素,对于大质量的恒星而言,温度更高,燃烧将更加彻底,会产生更高的类似于氖(Ne)、硅(Si),一直到铁(Fe)元素。
我们知道,到了Fe元素以后,核心的能量已经无法放出来了,这样的话,到了钱德拉塞卡极限后,会造成无法避免的核心快速坍缩。核中心由于强烈的中子化作用,会成为一个中子星,或者质量更大的会成为一个黑洞。
对于此的话,有两个模型:1.一种认为是外层物质会掉落到中子星,由于中子星固态的表面形成反弹,这时的速度是非常快的,形成激波,最终会与继续掉落的外层物质碰撞,冲破外层物质形成超新星爆炸。
2.中子化过程中会产生大量高能中微子,由于中微子作用,形成激波冲破物质,形成超新星爆炸。这两个模型目前据我听说都没有人模拟出来。同Ia超新星一样,这个过程会生成Ni,最后由于Ni->Co->Fe,这样你可以看到超新星。
II型超新星的话主要是由于外层的氢壳层依然还在,可以看到氢线。而对于有些前身星,其爆发之前可能会有非常强烈的星风作用,氢壳层被吹出去了,爆发时就看不到氢线,所以称为Ib型超新星。更有一部前身星,甚至把氦壳层也吹出去了,这样爆发连氦线也看不到,称为Ic型超新星。这类超新星前身星被称为沃夫-拉野星(Wolf-Rayet star)。
现在终于可以说一说什么是macronova和kilonova了。其实macronova(kilonova)与Ia型超新星非常类似,但也有一定区别([3]这篇博文可以去看看,是我本科导师写的,很浅显易懂)。
中子星碰撞时,会生成大量的富中子化物质通过中子俘获过程生成大量重元素,这些元素将会衰变加热抛射物(ejecta)从而使得我们能看到一种类似于超新星爆发的过程。与一般超新星不同的是,macronova(kilonova)峰值的光度会比较亮,但是由于双中子星并和的抛射物只有10^-3到10^-2个太阳质量的质量,并且扩张速度非常快,所以其光子扩散过程也会非常快,使得其会在短时间内暗下来[2]。
更有趣的是,如果中心形成一个转速极快(毫秒量级),磁场非常高(10^13G以上)的磁星(磁场较高的中子星,更广义上来讲应当包括由奇异物质组成的奇异星),会由于磁偶级辐射辐射,加热抛射物[4],这样的话在光变曲线上会有一个重新变亮的过程,称为mergernova[5]。
但目前这个模型似乎还没得到验证。
只是简单的讨论下我粗浅的认识,如果有错误,欢迎批评讨论。
