1、恒星演化與核合成(彭秋和)1.有關(guān)恒星物理的根本預(yù)備知識(shí)2.恒星構(gòu)造的多層球?qū)嶋H3. 恒星的熱核演化 4. 兩類超新星及其迸發(fā)機(jī)制一、超新星(SN)分類 觀測(cè)上的區(qū)別二、SNII 迸發(fā)圖象及其迸發(fā)實(shí)際上的困難三、SNIa迸發(fā)圖象及其迸發(fā)實(shí)際上的疑問(wèn)問(wèn)題.1.有關(guān)恒星物理的根本預(yù)備知識(shí)亮度與星等恒星外表的有效溫度色溫度與恒星的顏色恒星的光譜型赫羅圖.亮度與星等視星等(m): 把肉眼看到的恒星視亮度分為6個(gè)星等, m = 0,1,2愈亮的星, 星等值愈小。 視星等相差5等, 亮度相差100倍。絕對(duì)星等(M): 想象把一切恒星都放在離地球10pc間隔上處，它們的 視星等數(shù)值 (1pc(秒差距) =3

2、.26 光年 3.011018 cm)L 光度; I 照度(視亮度); d 間隔(A(b,l,d)星際消光的矯正).恒星外表的有效溫度恒星光球輻射近似可看為絕對(duì)黑體輻射。由斯提芬-波爾茲曼定律(R: 恒星半徑) 由此定義恒星外表有效溫度Teff。其中斯提芬-波爾茲曼常數(shù)為= 5.6710-5ergcm-2K-4sec-1 通常，天文學(xué)家經(jīng)過(guò)恒星光譜的觀測(cè)與分析，可以很好地確定恒星外表的色溫度。.Wein位移定律Rigel參宿七Betelgeuse獵戶星座中的一等星色溫度 (The Color Temperature)恒星的顏色反映了恒星的外表溫度的高低。 溫度越高低，顏色越藍(lán)紅。. 恒星的顏色

3、: Teff Blue-violet 30,000 blue 20,000 white 10,000 yellow white 7000 yellow 6000 orange 4000 red 3000 色指數(shù)色溫度.較準(zhǔn)確的閱歷公式為： 主序星 巨 星 假設(shè)是嚴(yán)厲的黑體輻射。那么色溫度=有效溫度，但往往二者有差別，普通定義的色溫度都略高于有效溫度，特別當(dāng)恒星外表溫度非常高時(shí)。Other temperature - color relation:T = 8065 - 3580 (B-V) (1.0 - 0.196 Fe/H); (0.3B-V 25,000藍(lán)紫強(qiáng)電離He線，重元素多次電離線，無(wú)

4、氫線。B11,000 25,000藍(lán)白中性He線，重元素一次電離線，很弱的H線A7,50011,000白強(qiáng)H線，重元素一次電離線（如 Ca+ ）F6,000 7,000黃白重元素一次電離線，弱H線和中性金屬線G5,000 6,000黃強(qiáng)重元素一次電離線，中性金屬線K3,500 5,000紅橙強(qiáng)中性金屬線，重元素一次電離線M 4/3 系統(tǒng)穩(wěn)定 4/3 系統(tǒng)不穩(wěn)定 = 4/3 臨界形狀 (牛頓引力論) = 4/3 不穩(wěn)定 (廣義相對(duì)引力論)部分電離(H, He)氣體，當(dāng)電離度在 (5 95)%之間情形下, 可以變得遠(yuǎn)小于4/3, 氣體系統(tǒng)比熱可以比完全中性(或完全電離)氣體系統(tǒng)的比熱高15-20倍

5、。.多層球的根本方程由合并為結(jié)合形狀方程再作變數(shù)變換(同時(shí)將方程無(wú)量綱化):Lane-Emden 方程(邊境條件)當(dāng)形狀方程確定后，己知多方目的n, 就決議了Emden函數(shù).Lane-Emden函數(shù)有關(guān)常數(shù)值 n 注 0 2.4494 4.89881.0000均勻分布模型0.52.75283.78711.83611.03.141593.141593.289871.53.653752.714065.99071 =5/33.06.896852.0182454.1825 =4/3（牛頓臨界穩(wěn)定）4.014.971551.79723622.4085.01.73205物質(zhì)無(wú)限地向中心聚集半徑向外無(wú)限延伸

6、.多層球的物理性質(zhì)Emden 函數(shù)的第1個(gè)零點(diǎn)對(duì)應(yīng)于恒星外邊境(半徑)位置恒星半徑恒星質(zhì)量極端相對(duì)論性電子簡(jiǎn)并系統(tǒng)(大質(zhì)量白矮星): n = 3極大質(zhì)量(Chandrasekhar 極限質(zhì)量).輻射壓的重要性單原子理想氣體和輻射場(chǎng)混合系統(tǒng)星體的質(zhì)量愈大，輻射壓所占的比例(1-)愈大，氣體壓強(qiáng)比例()愈小，比例常數(shù)K值愈大。由理想氣體和輻射組成的混合氣體并不能完全看為 = 4/3 的多層球。Eddington的規(guī)范模型: n=3，在恒星內(nèi)部 =Pg/P =const. 低質(zhì)量恒星 , 1-非常小 對(duì)于質(zhì)量非常大的恒星，輻射壓強(qiáng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越氣體壓強(qiáng) , 0.物質(zhì)平均密度與中心壓強(qiáng)物質(zhì)平均密度 (與K無(wú)

7、關(guān))(對(duì)上半主序星質(zhì)量較大)對(duì)小質(zhì)量下半主序星, 類似規(guī)律中心壓強(qiáng):通常的主序星, 質(zhì)量愈大的恒星,中心密度愈低。.恒星的中心溫度對(duì)于理想的完全電離非退化氣體和輻射場(chǎng)的混合體系, 中心溫度對(duì)上半主序星質(zhì)量較大 假設(shè)取對(duì)化學(xué)成分：X=0.5, Y0.5, 0.7對(duì)下半主序(小質(zhì)量)恒星, 類似規(guī)律。.恒星的中心溫度那么是由恒星整體的宏觀性質(zhì)決議的。普通來(lái)說(shuō)，質(zhì)量愈大的恒星，其中心溫度愈高。例如，對(duì)處于穩(wěn)定氫熄滅階段的主序星，其中心溫度和密度同恒星質(zhì)量的關(guān)系分別為: 太陽(yáng): Tc 1.5107 K質(zhì)量很大的主序星(例Wolf-Rayet 星M (30-50) M的氫熄滅階段):Tc (7-9) 1

8、07 K .點(diǎn)燃核熄滅的條件熱核熄滅點(diǎn)火條件: Tc:星體中心溫度 ; Tnuc:核熄滅的點(diǎn)火溫度熱核熄滅的點(diǎn)火溫度是由核物理的微觀性質(zhì)來(lái)決議的，它可以從入射核的熱運(yùn)動(dòng)能(思索隧道效應(yīng))大約等于庫(kù)侖位壘高度的 (1-2)10-4來(lái)估算: .點(diǎn)燃核熄滅的恒星質(zhì)量下限推論:只需當(dāng)恒星質(zhì)量大於某一確定值時(shí)它才能夠點(diǎn)燃相應(yīng)的熱核熄滅。隨著參與反響的原子核的核電荷增長(zhǎng),其間庫(kù)侖位壘迅速添加, 上式中的Mnuc也隨之添加。 因此，質(zhì)量不太大的恒星內(nèi)部只能點(diǎn)燃某些輕核的熱核反響而不能點(diǎn)燃較重原子核的核熄滅。也就是說(shuō)，它們的核熄滅是不完全的。 .電子簡(jiǎn)并壓強(qiáng)在星體熱核演化的重要作用 在原始恒星中,小質(zhì)量恒星的

9、中心密度較高。隨著構(gòu)成恒星的星云引力收縮, 原始恒星中心溫度不斷上升的同時(shí)，其中心密度也隨著進(jìn)一步添加。所以， 對(duì)于質(zhì)量太小的恒星(例如，當(dāng)恒星質(zhì)量低于0.07 M時(shí))，當(dāng)它們的中心溫度尚未上升到氫熄滅的點(diǎn)火溫度 (1.0107K )時(shí), 其物質(zhì)密度也因星體收縮而遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越了電子簡(jiǎn)并條件的密度值以后星體內(nèi)電子簡(jiǎn)并壓強(qiáng)已足以抗拒星體自引力的緊縮，恒星不再收縮，其中溫度也不會(huì)再升高。因此其中心溫度一直低于氫熄滅的點(diǎn)火溫度。這些恒星內(nèi)部也不能點(diǎn)燃前述能源序列中的任何核熄滅。這些恒星的光度遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于以核熄滅為其能源的主序星的光度，這類光度很低的恒星稱為褐矮星(Brown Star) .耀星和氦閃在原始小質(zhì)

10、量恒星收縮過(guò)程中，假設(shè)其中心溫度 Tc到達(dá)H熄滅大規(guī)模進(jìn)展的點(diǎn)火溫度附近時(shí)，正好物質(zhì)密度也接近或到達(dá)上述簡(jiǎn)并密度，那么由于簡(jiǎn)并物質(zhì)中的熱核熄滅是不穩(wěn)定的，它將導(dǎo)致部分爆炸性的H熄滅。不過(guò)，它并不會(huì)導(dǎo)致整個(gè)星體爆炸。近年來(lái)在天文觀測(cè)上發(fā)現(xiàn)某些低光度恒星亮度出現(xiàn)短暫的閃亮，人們以為它正是這種正在構(gòu)成的小質(zhì)量恒星在弱(電子)簡(jiǎn)并形狀下氫熄滅開(kāi)場(chǎng)點(diǎn)火時(shí)出現(xiàn)的氫閃景象,稱為耀星。 對(duì)于中、小質(zhì)量恒星( 0.5 (M/M)2.2)從H熄滅較平穩(wěn)地轉(zhuǎn)變?yōu)镠e熄滅階段。. 恒星內(nèi)部的平穩(wěn)核熄滅核燃燒核燃料 主要 產(chǎn)物 Tnuc (0K) g/cm3 產(chǎn)能率釋能率(erg/g)燃燒時(shí)標(biāo) (年)H燃燒 1H 4H

11、e (14N)(CNO)(1-2)E7(PP)2.0 E7(CNO)102T4 (PP鏈)(T7=1.4）T16.7 (CNO)(T7=2.0)6.4 E 181E12(0.2 M)1.2 E10 (1M)1 E7(15 M)1 E5 (50 M)He燃燒 4He12C (中小質(zhì)量恒星)16O (22Ne)1-3 E8103-104 T40(T8=1.0)12C+16O)2 E5(T8=1.3)4 E3(T8=1.5)(=1.0E4)C燃燒 12C20-22Ne(23Na)24-26Mg(27Al)28Si8.8 E8(1-2)E5T27(T9=1.0)4.0 E1712 年(無(wú)對(duì)流)Ne燃燒

12、 20Ne16O,24Mg(Mg-P ）1.5 E91 E6T49(T9=1.5)1E17 40 天(無(wú)對(duì)流)幾年(對(duì)流)O燃燒 16O24Mg-32S(直到鐵族元素)2.1 E9(3-5) E6T33(T9=2.0)5.0 E176 天(對(duì)流)Si燃燒24Mg-32S鐵族元素3.5 E91 E7T47(T9=3.5)9 E17幾小時(shí)(無(wú)對(duì)流)1 天(對(duì)流).3. 恒星的熱核演化太陽(yáng)太陽(yáng)內(nèi)部主要熱核反響 PP反響鏈(H-熄滅)太陽(yáng)中微子問(wèn)題CNO循環(huán)(中、大質(zhì)量主序星內(nèi)部H-熄滅).太陽(yáng)R地球 6370 公里 1 g/cm3 .太陽(yáng)情況Tc(1.4-1.5)107 Kc(50-100) g/c

13、m3H: X0.68He: Y0.30 Z0.02(C、N、O以上重元素).太陽(yáng)能源從很遠(yuǎn)處看, 太陽(yáng)是一個(gè)黃色的矮星太陽(yáng)中心區(qū)域內(nèi)繼續(xù)不斷的熱核熄滅。 4 1H 4He由Einstein 的質(zhì)量-能量關(guān)系式 E = Mc2M c2 = 4 M(1H) M(4He)c2 = 26.73 MeV同時(shí)釋放26.73 MeV的能量。.(續(xù))太陽(yáng)內(nèi)部每秒鐘都有7,750萬(wàn)噸的氫在這種熱核爆炸過(guò)程中轉(zhuǎn)化為氦, 正是由于這種熱核熄滅維持著太陽(yáng)宏大的光度。太陽(yáng)內(nèi)部這樣規(guī)模的熱核熄滅曾經(jīng)繼續(xù)了45億年。估計(jì)它還可以這樣穩(wěn)定地再熄滅50億年左右。在恒星世界中太陽(yáng)是一個(gè)普通的恒星。.恒星內(nèi)部熱核熄滅與演化一顆恒星

14、的演化史本質(zhì)上就是它內(nèi)部中心區(qū)域的熱核(熄滅)演化史。大質(zhì)量恒星演化進(jìn)程將先后經(jīng)歷一系列熱核熄滅階段:H熄滅 (穩(wěn)定核熄滅, 主序星): 核合成主要結(jié)果: 4 1H 4He 1. PP反響鏈- Tc 1.6107 K 小質(zhì)量恒星 1.1 M 對(duì)太陽(yáng)(), 穩(wěn)定熄滅 100億年 .太陽(yáng)內(nèi)部主要熱核反響強(qiáng)大的中微子源pp鏈:氫(質(zhì)子)合成氦(粒子) 小質(zhì)量(M 2 107 K)中，大質(zhì)量(M 1.1 M)恒星的氫熄滅 20Na 0.446s Ne-Na循環(huán) (p, ) 18Ne 19Ne 20Ne (p,) 1.675s 17.3s + 17F 18F 19F 64.5s 109.8m 14O 1

15、5O 16O 17O 18O 70.6s 122s 13N 14N 15N AZ 穩(wěn)定核素 9.96m AY 放射性核素 1/2 12C 13C.Ne-Na 循環(huán)與Mg-Al 反響鏈.主序后恒星晚期的熱核演化.4He + 4He 8Be + 8Be + 4He 12C + 8Be是非常不穩(wěn)定的同位素，分裂成兩個(gè)4He的時(shí)標(biāo)僅為10-12 s。但它在分裂前有一定概率再吸收一個(gè)粒子 而轉(zhuǎn)變?yōu)?2C 3 反響氦熄滅 (主序后的紅巨星階段) T108 K.105 g/cm3,10-6 g/cm3紅巨星的構(gòu)造當(dāng)中心溫度逐漸升到108 K，三alpha反響可以進(jìn)展，那么進(jìn)入另一個(gè)演化階段。.中、小質(zhì)量恒星

16、的演化圖象H-熄滅 紅巨星He-熄滅主序星C-O中心 He-熄滅 殼層 H-熄滅 殼層白矮星1324Spirograph nebulaRing NebulaCats Eye NebulaAGB星.氦熄滅以后恒星內(nèi)部的核熄滅 碳熄滅: 12C + 12C 氖熄滅: 光致碎裂反響導(dǎo)致元素重新組合氧熄滅: 16O + 16O 硅熄滅(硅熔化):光致碎裂反響導(dǎo)致元素重新組合 鐵族元素的核合成 它們根本上都是由放熱核反響組成，作為恒星強(qiáng)大輻射的能源。.M / M最后歸宿質(zhì)量非常小恒 星 30經(jīng)歷H, He, C, Ne, O, Si 等各燃燒階段超新星爆發(fā)黑洞?不同質(zhì)量恒星的演化和歸宿.恒星在赫羅圖上的

17、演化 恒星的終身就是一部和引力斗爭(zhēng)的歷史！恒星在終身的演化中總是試圖處于穩(wěn)定形狀流體靜力學(xué)平衡和熱平衡。當(dāng)恒星無(wú)法產(chǎn)生足夠多的能量時(shí)，它們就無(wú)法維持熱平衡和流體靜力學(xué)平衡，于是開(kāi)場(chǎng)演化。.恒星演化通常要閱歷： 中心氫熄滅的主序星階段(Main Sequence ) 中心氫熄滅枯竭后的紅巨星階段(Red Giant Branch ) 中心氦熄滅枯竭后的漸進(jìn)巨星支階段(Asymptotic Giant Branch) 熱脈沖構(gòu)成行星狀星云和白矮星；或者進(jìn)入碳主序 大質(zhì)量恒星構(gòu)成洋蔥構(gòu)造 閱歷氦閃或不閱歷氦閃進(jìn)入中心氦熄滅的程度支階段(He core flash and Horizontal Bra

18、nch ).質(zhì)量越大的恒星壽命越短，越早脫離主序。.赫羅圖脫離主序的位置對(duì)應(yīng)星團(tuán)的年齡。.4.兩類超新星及其迸發(fā)機(jī)制. 歷史上的超新星爆發(fā)時(shí)間 (AD) 光度極大星等發(fā)現(xiàn)者遺跡185 ? -8中國(guó)天文學(xué)家RCW 86393-1中國(guó)天文學(xué)家837 ?-8 ?中國(guó)天文學(xué)家IC 4431006-10中/阿天文學(xué)家SN 10061054-5中/日天文學(xué)家Crab Nebula1181-1中/日天文學(xué)家3C 581572-4Tycho BraheTycho1604-3KeplerKepler16805 ?John lamsteedCas A1987+2.9Ian SheltonSN 1987A.蟹狀星云

19、和蟹狀星云脈沖星PSR0531 SN1054 的遺址.超新星分類1. 中心坍縮型超新星(SNII、SNIb,、SNIc)2. 吸積白矮星的熱核爆炸型超新星(SNIa).引起恒星不穩(wěn)定坍塌的主要物理要素不同質(zhì)量的恒星閱歷它所能夠的熱核演化之后，通常都要出現(xiàn)較為猛烈的演化。對(duì)于質(zhì)量較低(例如M)的恒星，要閱歷以前述猛烈熱脈沖為特征的AGB星階段，其中心逐漸收縮為白矮星，而星幔和包層那么被向外拋射并膨脹成為行星狀星云。大質(zhì)量恒星(M )那么要閱歷更為猛烈的演化過(guò)程,例如像型超新星那樣的極其猛烈的迸發(fā)。引起恒星不穩(wěn)定坍縮的主要物理要素有: 1) 電子俘獲(EC)過(guò)程 當(dāng)星體非常致密，以致于處于高度簡(jiǎn)并

20、的電子氣體的Fermi能超越了物質(zhì)主要成分原子核的電子俘獲能閾值 Fermi 面附近的大量電子將被該類原子核俘獲 :.電子俘獲過(guò)程由于這種電子俘獲過(guò)程的大量進(jìn)展, 當(dāng)物質(zhì)密度(重子數(shù)密度)添加時(shí),自在電子數(shù)密度卻因Fermi能數(shù)值維持在 Q(EC) 值不變(自在電子不斷地打進(jìn)原子核內(nèi)同其中一個(gè)質(zhì)子結(jié)合成中子),因此以自在電子簡(jiǎn)并壓為主物質(zhì)壓強(qiáng)也幾乎堅(jiān)持不變。這時(shí)物質(zhì)形狀方程(根據(jù)Viril定理)星體在熱力學(xué)上是絕對(duì)不穩(wěn)定的，它將要坍縮。電子俘獲的密度閾值為 此式可由完全簡(jiǎn)并形狀下電子數(shù)密度ne同F(xiàn)ermi動(dòng)量 pF 間關(guān)系式以及Fermi能同pF 間關(guān)系式推求.幾種主要物質(zhì)的電子俘獲不穩(wěn)定的密

21、度閾值 EC 過(guò)程 Q 20.596 13.370 10.419 7.026 4.643 3.695 (電子俘獲能閾值是扣除了電子的靜止能量后的數(shù)值) .電子俘獲過(guò)程是導(dǎo)致超新星中心坍縮的主要物理要素大質(zhì)量恒星閱歷了完全硅熄滅之后，其中心根本上由鐵族元素(以為主)組成，其中心密度可達(dá) (3-5)109 g/cm3 以上，超越了鐵原子核上電子俘獲不穩(wěn)定的密度閾值, Fermi 面附近的大量電子將被鐵族元素的原子核俘獲。這時(shí)(鐵)中心是不穩(wěn)定的，它將迅速向中心坍塌(整個(gè)中心坍縮時(shí)標(biāo)短于1秒)。電子俘獲過(guò)程是導(dǎo)致II型(以及Ib型)超新星中心坍縮的主要物理要素。 .2)廣義相對(duì)論效應(yīng) 一個(gè)不再進(jìn)展核

22、熄滅，僅依托簡(jiǎn)并電子壓強(qiáng)(抗拒星體自引力緊縮)支撐星體平衡的恒星質(zhì)量一旦超越Chandrasekhar 極限質(zhì)量時(shí)，廣義相對(duì)論效應(yīng)將使它本身的引力大大超越牛頓引力。由于這種自引力太強(qiáng)大，電子的簡(jiǎn)并壓強(qiáng)再也不能抗拒它的緊縮。整個(gè)恒星就會(huì)不穩(wěn)定而發(fā)生引力坍縮 Ye是電子豐度，定義為平均每個(gè)核子攤分到的自在電子數(shù)目 (它是電子平均分子量的倒數(shù))對(duì)中，小質(zhì)量的恒星(忽略輻射壓),上述條件等價(jià)于當(dāng)星體的中心密度高于下述臨界密度:.重要結(jié)論將它同各種核素電子俘獲的密度閾(表)相比較可知，對(duì)于以 4He, 12C 為主的星體，它們不穩(wěn)定坍縮的首要緣由是廣義相對(duì)論效應(yīng)而不是電子俘獲過(guò)程。但以氧，氖，硅，鐵等為

23、主的星體，導(dǎo)致它們不穩(wěn)定坍縮的首要緣由是電子俘獲過(guò)程。當(dāng)然，在星體不穩(wěn)定坍縮過(guò)程中，這兩種要素是相互促進(jìn)與結(jié)協(xié)作用的。Ia型超新星(SNIa)迸發(fā)前整個(gè)星體的不穩(wěn)定性坍縮就是由于這種廣義相對(duì)論效應(yīng)引起的。.3)高能 光子的光致裂變反響要素 當(dāng)星體中心溫度超越 (粒子熱運(yùn)動(dòng)平均能量超越 0.5 MeV)時(shí)，Planck分布高能尾巴附近的高能光子，其能量能夠超越鐵族元素的核子結(jié)合能(對(duì) 來(lái)說(shuō)，平均每個(gè)核子的結(jié)合能為8.8 MeV)。由于光致裂變反響將耗損大量的熱能，星體內(nèi)部熱壓強(qiáng)將會(huì)大大下降。如果這個(gè)星體中心形狀并非處于電子簡(jiǎn)并 ,那么這種高能 光子的光致裂變反響將導(dǎo)致星體中心的坍塌。(例如，條件

24、為) 對(duì)質(zhì)量非常宏大( M (40-50)M )的恒星,在星體中心尚未到達(dá)簡(jiǎn)并形狀時(shí)，其中心溫度己高達(dá)5109K 以上。高能光子的光致裂變反響將是導(dǎo)致星體坍縮的重要要素。不過(guò)，這時(shí)還將出現(xiàn)另一更重要的不穩(wěn)定要素(電子對(duì)湮滅)。.4) 正負(fù)電子對(duì)湮滅產(chǎn)生中微子對(duì)過(guò)程 對(duì) M (60-100)M 的超巨質(zhì)量恒星,當(dāng)其中心區(qū)尚在進(jìn)展氧熄滅(或在更早核熄滅階段)時(shí)，溫度已上升到5109K以上，但中心密度卻尚未到達(dá)1107 g/cm3, 物質(zhì)處于非簡(jiǎn)并形狀。這時(shí)，熱光子的平均能量超越了電子的靜止能量(0.511 MeV)，兩個(gè) 光子碰撞轉(zhuǎn)化為正負(fù)電子對(duì)及其逆過(guò)程大量進(jìn)展，即 在這個(gè)互逆反響到達(dá)動(dòng)態(tài)平衡的

25、根底上，正負(fù)電子對(duì)湮滅產(chǎn)生中微子對(duì)的反響 卻在不斷地進(jìn)展。雖然這個(gè)反響截面遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于前一反響截面 反響不僅大量進(jìn)展，而且產(chǎn)生出來(lái)的中微子對(duì)攜帶著能量立刻從恒星內(nèi)部幾乎毫無(wú)阻攔地射向太空。在高溫下，這種中微子能量損失率非常大，它將使星體中心迅速冷卻，壓強(qiáng)急劇地下降。星體本身的引力(廣義相對(duì)論效應(yīng)使其引力比牛頓值更加強(qiáng)大)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越氣體的壓強(qiáng)，因此導(dǎo)致星體引力坍縮。這是引起超巨質(zhì)量恒星不穩(wěn)定坍縮的主要要素 。 .超巨質(zhì)量恒星不穩(wěn)定坍縮的主要要素在前一互逆反響到達(dá)了動(dòng)態(tài)平衡形狀下，在溫度非常高的條件下，后一個(gè)反響反響不僅大量進(jìn)展，而且產(chǎn)生出來(lái)的中微子對(duì)攜帶著能量立刻從恒星內(nèi)部幾乎毫無(wú)阻攔地射向太空。在高

26、溫下，這種中微子能量損失率非常大，它將使星體中心迅速冷卻，壓強(qiáng)急劇地下降。星體本身的引力(廣義相對(duì)論效應(yīng)使其引力比牛頓值更加強(qiáng)大)遠(yuǎn)遠(yuǎn)超越氣體的壓強(qiáng)，因此引起星體引力坍縮。這是導(dǎo)致超巨質(zhì)量恒星不穩(wěn)定坍縮的主要要素 。.爆炸性核熄滅條件 1)熱核熄滅的速率非常快，以致于熱核熄滅的時(shí)標(biāo)(nuc)短于星體因自引力作用(忽略壓強(qiáng))的自在坍縮時(shí)標(biāo)(ff) 2)在時(shí)標(biāo) nuc 內(nèi)熱核熄滅所釋放的總能量必需超越星體本身的自引力束縛能 核熄滅單位質(zhì)量物質(zhì)在1秒鐘內(nèi)釋放的核能 .II型超新星迸發(fā)圖象及其實(shí)際上的困難.大質(zhì)量恒星熱核演化終了硅熄滅階段終了 M(12-25)MH-包層H-熄滅殼層He-熄滅殼層C-熄

27、滅殼層Ne-熄滅殼層O-熄滅殼層Si-熄滅殼層Fe 中心T (3-5)109K 3109g/cm3Mc 1.13M.II型超新星中心的坍縮內(nèi)中心:同模坍縮Vr r(亞聲速區(qū))外中心:自在坍縮Vr Vff/2M內(nèi)中心 0.6 M內(nèi)外中心交界面附近:Vr (1/8 1/4) c (光速).最近關(guān)于中心坍縮型超新星迸發(fā)的爭(zhēng)論Buras et al., 2003, Phys. Rev. Lett., 90 No. 24, 241101 “Improved Models of Stellar Core Collapse and Still No Explosions: What is Missing?M

28、.Liebendrfer, 2004, arXiv:astro-ph/0405029 “Fifty-Nine Reasons for a supernova to not ExplodeWoosley: “假設(shè)利用更好的中微子物理、更加全面池思索各種不對(duì)稱要素(例如，旋轉(zhuǎn)、對(duì)流、磁場(chǎng)要素)和不穩(wěn)定要素,我置信再過(guò)幾年，超新星迸發(fā)的模擬計(jì)算能夠會(huì)獲得勝利的 (on the conference AwR V, Sep. 2005, at Clemson University, USA).現(xiàn)有流行觀念: 雖然電子俘獲過(guò)程是引起爆前超新星中心引力收縮的首要物理緣由，但是，SN中心快速坍縮的開(kāi)場(chǎng)時(shí)辰是由

29、廣義相對(duì)論效應(yīng)決議, 判據(jù)為 Mch Mcore(Fe) ( Mch Ye2 , 隨著電子俘獲過(guò)程的大量進(jìn)展，Ye , 因此Mch )。 關(guān)鍵在于:一旦上述條件到達(dá)，整個(gè)鐵中心都進(jìn)入快速坍縮階段，其結(jié)果是: Mcore(Fe) 太大，使得瞬時(shí)迸發(fā)機(jī)制失效。.我的觀念超新星內(nèi)中心快速坍縮的新判據(jù)計(jì)算闡明: 當(dāng)密度很高時(shí)，電子俘獲速率隨著密度增長(zhǎng)迅速添加。星核愈往內(nèi)，電子俘獲速率愈高,物質(zhì)內(nèi)電子豐度急劇地下降, 電子簡(jiǎn)并壓強(qiáng)急劇地下降, 相應(yīng)的殼層的坍縮加速度愈大。更加接近于(零壓)自在坍縮。由此啟示, 我提出大質(zhì)量恒星中心大規(guī)模快速坍縮的臨界點(diǎn)的判據(jù)應(yīng)修正為:星體中心內(nèi)原子核56Ni上電子俘獲過(guò)

30、程非常迅速，其特征時(shí)標(biāo)短于流體動(dòng)力學(xué)時(shí)標(biāo):(Nucler Physics A738(2004)515-518).Ia型超新星迸發(fā)圖象及其宇宙學(xué)意義.Ia型超新星迸發(fā)圖象及其宇宙學(xué)意義.Ia 型超新星 (SNIa )迸發(fā)緣由當(dāng)吸積白矮星質(zhì)量超越極限質(zhì)量(Chandrasekhar 質(zhì)量):廣義相對(duì)論效應(yīng)(引力明顯超越牛頓引力)引起吸積白矮星坍縮。在白矮星坍縮過(guò)程中，密度、溫度急劇上升。當(dāng)溫度上升到2108K以上時(shí)，點(diǎn)燃爆炸性的C熄滅，導(dǎo)致熱核爆炸型超新星。即導(dǎo)致SNIa 迸發(fā)的主要要素是廣義相對(duì)論效應(yīng)。整個(gè)星體熱核爆炸, 全部炸光。中心不遺留致密殘骸。爆炸拋射物( 104 公里/秒)向外擴(kuò)張逐漸

31、構(gòu)成星云狀的超新星遺址。.宇宙中的規(guī)范燭光 SNIa SNIa 各個(gè)SNIa 光極大時(shí)的光度幾乎一樣，可以當(dāng)作規(guī)范燭光。 視亮度=光度(真亮度)/D2由天文觀測(cè)可以測(cè)定SNIa 光極大時(shí)的視亮度(視星等), SNIa 的間隔 D2 = SNIa 光極大時(shí)的光度/ SNIa 光極大時(shí)的視亮度即由SNIa 的測(cè)光觀測(cè)可以測(cè)定極遙遠(yuǎn)星系(其中迸發(fā)SNIa)的間隔.SN Ia 探測(cè)的宇宙學(xué)意義SN Ia 光變曲線的重要特征:幾乎一切的SN Ia 光變曲線外形以及光譜都非常類似觀測(cè)發(fā)現(xiàn)一切的SN Ia在光極大時(shí)的絕對(duì)星等都相近:規(guī)范燭光 M絕對(duì)星等 - 20m ; M絕對(duì)星等 = -2.5 log10 L 即, 一切的SN Ia在光極大時(shí)的光度(L)都幾乎相等。緣由:一切的SN Ia 都是當(dāng)吸積白矮星的質(zhì)量增長(zhǎng)Chandrasekhar臨界質(zhì)