坍缩阶段中微子对Ⅱ型超新星爆发的影响

摘要

根据2008年由C.J.Horowitz和A.Marek等人提出的理论：在超新星坍缩过程中，当内核物质密度尚未达到核密度(pc=2.7×1014g/cm3)时，重原子核在物质组成中占主导地位，这些重原子核彼此通过库伦势强烈耦合，形成了一种高度关联的等离子体。这些等离子体会对较低能量的中微子(能量少于20MeV)与核子散射会产生离子屏蔽效应，从而影响超新星的爆发。本文采用忽略了质子和平均轻核的两粒子模型并考虑离子屏蔽作用，利用Woosley等人得出的最新前身星模型数据和王贻仁小组编写的II型超新星爆发的模拟程序“WLYW-89”，模拟了11M⊙12M⊙13M⊙14M⊙15M⊙20M⊙30M⊙40M⊙超新星的爆发过程。 通过研究发现在星核坍缩阶段采用忽略质子和轻原子核的两粒子模型，无论是否考虑离子屏蔽作用，其对坍缩时间τ(1)collap、激波反弹时τ(2)collap和激波传播时间τt4-t11，影响都很小。 不过，这种近似会轻微降低恒星中心的最大密度pcmax、压缩比σ和各种轻子丰度(Yce、Ycv和YcL)。另外，由于坍缩阶段的两粒子近似是通过改变中微子的平均自由程来实现的，因此可以看到中微子携带走的能量△E，有较大的变化，减少的幅度达到了10×1042J到7×1043J之间；而离子屏蔽作用则使△E，进一步加大。△Ev减少的幅度之大，以至于虽然从t4和t11期间内核转移到外核的能量△Ehb减小了，但t11时刻的爆发能E11xp仍然远大于四粒子模型的结果。这说明在坍缩阶段采用两粒子近似更有利于超新星爆发。而离子屏蔽作用对最后的爆发能量是一个消极的因素，它在一定程度上降低了爆发能量。这些结果对超新星演化图像及其爆发机制的研究都具有重要的意义。