| 题名 | Iax型超新星与伴星的相互作用研究 |
| 作者 | 曾耀田 |
| 答辩日期 | 2022-07-01 |
| 文献子类 | 博士 |
| 授予单位 | 中国科学院大学 |
| 授予地点 | 北京 |
| 导师 | 韩占文 ; 柳正伟 |
| 关键词 | 双星 超新星 Ia型超新星 Iax 型超新星 |
| 其他题名 | The interaction of Type Iax supernovae with their companion stars |
| 学位专业 | 天体物理 |
| 英文摘要 | Ia 型超新星在宇宙学和星系化学演化中具有重要作用。然而， Ia 型超新星的前身星及其爆炸机制目前仍不清楚。 Ia 型超新星具有不同的子类， Iax 型超新星是其一个重要子类，它大约占 Ia 型超新星的三分之一。最近的研究表明 Iax 型超新星可能来自于一颗白矮星和一颗氦星组成的双星系统中钱德拉塞卡质量白矮星的弱爆燃爆炸。在本文中，基于上述前身星模型和爆炸机制，通过采用光滑粒子流体动力学方法我们开展了 Iax 型超新星爆炸抛射物与氦伴星之间的相互作用的详细三维数值模拟研究；并对双星系统中白矮星爆炸后残留氦伴星的后续长期演化开展了一维恒星演化计算。本文的主要目的是回答以下两个问题：（1）Iax 型超新星爆炸如何与伴星发生相互作用？（2）双星系统中白矮星爆炸后残留伴星的具体观测特征是什么？我们的主要研究成果及结论如下： (1) 通过对 Iax 型超新星爆炸抛射物与氦伴星的相互作用的详细数值模拟研究，我们发现 Iax 型超新星爆炸可以从氦伴星表面剥离大约 0.004 至 0.007 倍太阳质量的富氦物质。这些被剥离的富氦物质的速度分布主要集中在大约 600 至700 km s-1 附近，远小于爆炸抛射物大约 7,000 km s-1 的典型速度。这意味着大部分的被剥离的物质在爆炸后将被爆炸抛射物所包围。所以，这些被剥离的物质只能在爆炸后的晚期阶段（也就是当光球层逐渐深入到抛射物内部到达剥离物质所在的区域时）从光谱中呈现出来。目前在 Iax 型超新星晚期光谱的观测中并没有探测到氦线的存在，从而给出 Iax 型超新星中被剥离富氦物质的质量上限为0.002 至 0.1 倍太阳质量。我们模拟研究所给出的剥离富氦物质的质量小于（或可比拟于）这一观测上限，为晚期光谱中探测不到氦线提供了解释。 (2) 通过将抛射物与氦伴星相互作用的三维数值模拟给出的双星系统中白矮星爆炸后的残留氦伴星从三维结构转换为一维结构，我们利用一维恒星演化程序（MESA）对残留氦伴星的后续长期演化进行了追踪。我们的研究发现抛射物与伴星相互作用中激波加热伴星导致部分能量沉积在残留伴星表面。残留伴星在随后的演化中释放这些注入的能量使得残留伴星的光度在爆炸后显著升高。残留伴星在爆炸后很短时间内（大约 1 年）发生膨胀，其光度迅速升高至大约104 倍太阳光度，其有效温度达到大约 70,000 K，成为一颗亮的蓝的星。在接下来的 104 年的时间内，残留伴星逐渐收缩并完全的将注入能量释放。此时，残留伴星恢复到热平衡状态，成为一颗类似热亚矮星的星。此后，该残留伴星与一颗相同质量但是未受到加热的氦星具有几乎相同的赫罗图演化轨迹。 (3) 采用相同的前身星模型和爆炸模型，我们研究了双星轨道运动和双星自转对 Iax 型超新星爆炸抛射物与伴星相互作用的影响以及对双星系统中白矮星爆炸后残留氦伴星的后续长期演化特征的影响。我们发现双星轨道运动和双星自转对从伴星剥离的富氦物质质量以及残留伴星获得的冲击速度的影响非常小，这些剥离的富氦物质仅从伴星带走了大约 2% 的初始伴星角动量。爆炸后的残留伴星由于激波加热的影响发生膨胀。因此残留伴星赤道表面转动速度由于膨胀显著降低，从爆炸前大约 300 km s-1 降低至 180 km s-1；并随着膨胀的加剧逐渐降低，大约在爆炸一年后残留伴星膨胀到极大时降至最低大约 100 km s-1。此后残留伴星开始收缩，导致赤道表面的转动速度又逐渐增加。这样特殊的自转变换特征可以有助于在超新星遗迹中搜寻和证认残留伴星。 我们的研究为当前观测上 Iax 型超新星晚期光谱中没有探测到氦线提供了一个可能的解释。另外，我们给出了双星系统中白矮星爆炸后的氦伴星的后续长期演化特征，为从观测上在超新星遗迹中搜寻和证认可能的残留伴星提供理论依据。把我们的研究结果与观测比较可以限制 Iax 型超新星前身星模型和爆炸机制，可以对更深入、全面地理解 Ia 型超新星的起源和爆发机制提供帮助。 |
| 语种 | 中文 |
| 学科主题 | 天文学 |
| 页码 | 0 |
| 内容类型 | 学位论文 |
| 源URL | [http://ir.ynao.ac.cn/handle/114a53/25781]  |
| 专题 | 云南天文台_大样本恒星演化研究组 |
| 作者单位 | 中国科学院云南天文台 |
| 推荐引用方式 GB/T 7714 | 曾耀田. Iax型超新星与伴星的相互作用研究[D]. 北京. 中国科学院大学. 2022. |
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