超新星遗迹及其激波过程的多波段研究

Supernova (SN) explosions are a kind of the most violent high-energy processes in the stellar level and one of the key mechanisms for the transport of mass and energy among various astrophysical systems. Supernova remnants (SNRs) are usually believed to the most important sites of the acceleration of the Galactic cosmic rays. This project is based on applicant's X-ray study of interstellar explosive motion sponsored by the National Science Fund for Distinguished Young Scholars and the relevant work of the participants. It is focused on the processes of shock interaction with interstellar medium, interweaved by the issues of SN explosion nucleosynthesis, progenitors of SNRs, the thermal composite SNRs, particle acceleration and emission in SNRs, interaction between SNRs and molecular clouds, and SN feedback to the superwinds and galactic halos. This study will span a broad spectral range from millimeter wave, via optical, to X-rays and gamma-rays. It is organized with strong capacities of observational and theoretical studies on SNRs, with advantages of collective strength. The primary contents of this projects are: deepening the constraints on the pregenitors' explosive nucleosynthesis, exploring the relation between the progenitors' molecular environment and the hadronic emission, analysing the X-ray spectra and emitting mechanisms of the overionized gas interior to SNRs, establishing the time-dependent model for high-energy radiation incoporating the dynamic evolution of SNRs and particle acceleration, and exploring the origin of gamma-ray emission from hadronic and leptonic cosmic rays.

超新星爆发是恒星层次最剧烈的高能活动之一，是天体物理系统间输运物质和能量的一个主要环节，其遗迹也据信是加速河内宇宙线的最重要场所。本项目拟在主申请人由国家杰青基金资助下开展的星际爆发运动X 射线辐射研究和其他成员相关工作的基础上，针对超新星爆炸核合成、超新星遗迹前身星演化、热混合型超新星遗迹、超新星遗迹中粒子加速和辐射过程、超新星激波与分子云相互作用、超新星爆炸对超风和星系晕的贡献等方面相互间紧密交织的焦点课题，围绕激波与介质作用的物理过程，在从毫米波、可见光、X 射线到伽玛射线的大跨度辐射波段，凝聚超新星遗迹观测和理论两方面的坚强力量，形成团体合力优势协同攻关。主要内容有：深化对前身星的爆炸核合成过程的限定，探讨分子云环境与前身星及与强子发射的关系，分析遗迹中过电离气体X 射线的生成机制和全谱，建立考虑了遗迹动力学演化和粒子加速的含时高能辐射模型，研究伽玛射线的宇宙线强子与轻子起源问题。

超新星爆发是恒星层次最剧烈的高能活动之一，是天体物理系统间输运物质和能量的一个主要环节，其遗迹也据信是加速河内宇宙线的最重要场所。我们在项目执行期间，在既有计划的有关超新星遗迹物理的五个方面——超新星爆炸核合成、超新星遗迹相对论性粒子加速和辐射、超新星激波与分子云相互作用、热混合型超新星遗迹物理、超新星爆炸对超风和星系晕的贡献——相互间紧密交织的焦点课题上，围绕超新星激波与介质作用的物理过程，在从毫米波到伽玛射线的多波段的观测和理论研究中，全面获得可喜进展，取得一批重要成果，在天体物理学国际一流杂志ApJ、MNRAS及其它学术刊物上发表了54篇论文，深化对前身星的爆炸核合成过程的限定，证认了若干新的超新星遗迹-分子云作用系统，获得分子云环境推断前身星的方法并探讨分子云环境与与遗迹强子发射的关系，分析遗迹中过电离气体X 射线的生成机制和辐射谱，揭示了热混合型遗迹金属增丰子类在分子云腔内的共性，建立考虑了遗迹动力学演化和粒子加速的含时高能辐射模型，研究了一组遗迹伽玛射线的宇宙线强子与轻子起源问题。特别是取得一项强磁脉冲星（magnetar）的发现，这是我国学者首次发现脉冲星，实现了我国脉冲星研究领域的一项零的突破。