Ia 型超新星共包络风模型的水动力模拟

包络为 0.06 M⊙ 的模型的表面半径(蓝色)和包络质量(红色)的演变。 图 a:流体静力学模拟的结果,图 b 是流体动力学模拟的结果。 图片来源:天文学与天体物理学(2022 年)。 DOI: 10.1051/0004-6361/202141335

博士中国科学院云南天文台崔英真博士和孟祥存教授对Ia型超新星(SNe Ia)共包络风模型进行了流体动力学模拟,揭示了质量损失机制和主要观测点共包层风相白矮星双星的特征。

该研究发表在《天文学与天体物理学》上。

SNe Ia 是宇宙中一些最活跃的事件。 它们被用作宇宙学距离指示器,这导致了宇宙加速膨胀的发现。

SNe Ia 最受欢迎的前身模型之一是单简并模型,其中碳氧白矮星从非简并伴星吸积物质以增加其质量,并最终经历热核爆炸。 该模型的问题在于,当传质速率超过某个临界值时,白矮星的吸积包层会膨胀并最终在双星系统周围形成一个共同的包层,这可能会阻止超新星 Ia 的发生。

公共包络风模型是一种改进的单退化模型,原则上可以通过在公共包络表面提出强烈的质量损失来解决上述问题。 然而,尚不清楚共同包络表面的质量损失是怎样产生的,以及此类系统的观测特征是什么。

研究人员对共包络风模型进行了详细的流体动力学模拟,发现此类系统总是动态不稳定,因此会产生巨大的质量损失,导致包络质量仅为几千个太阳质量。

通过分析内部结构,他们发现这种不稳定性是由包层中氢和氦的电离复合过程驱动的,这与经典造父变星的脉动激发机制相同。 在 Hertzsprung-Russell 图中,共包络风模型的演化轨迹中心也位于经典造父变星不稳定带内,暗示该系统可能表现为周期变星。

该结果可为后续观测寻找超新星Ia的前身系统提供理论指导。