超新星爆发机制研究

超新星爆发的研究是核天体物理中非常重要而活跃的方面。超新星爆发对于研究宇宙学、恒星演化、高能天体物理、核天体物理，都具有十分重要的意义。本项目拟利用中国科学院应用数学研究所的王贻仁小组自行开发的超新星爆发的数值模拟程序"WLYW-89"，通过改变物态方程中的中微子自由程和原子核的电子俘获率等关键参数，模拟超新星的演化过程，讨论离子屏蔽效应和电子俘获率的改变对超新星数值模拟的影响；并在进一步优化程序和调整相关参数的基础上，将最新的核反应数据和光谱数据作为输入，探讨相关物理量对超新星爆发过程的影响，并将计算结果跟天文观测数据进行对比分析，从而对超新星爆发机制提出修正意见；另外，将最新的恒星演化理论与流体力学中处理对流不稳定性的新方法加入到数值模拟程序中，讨论超新星爆发过程中出现的对流不稳定性，为完善超新星演化模型提出意见。

超新星爆发的研究是核天体物理中非常重要而活跃的方面。超新星爆发对于研究宇宙学、恒星演化、高能天体物理、核天体物理，都具有十分重要的意义。本项目主要对以下内容进行了研究：第一，将最新的前身星输入数据导入到一维球対称模型中对II型超新星进行了数值模拟，探讨不同前身星数据对数值模拟的影响，结果发现前身星的密度、温度、物质分布等输入量对超新星爆发有重要影响，但仍未得到与观测相符的强爆炸，不过，通过对模型参数进行适当调试后，可以获得某些模型的爆发能量超过1foe的强爆炸。为此，我们对数值模拟程序进行了优化。第二，考虑到超新星爆发过程中的物态变化和物质的相互作用可能是导致爆发模拟不成功的一个重要因素，我们仔细研究了超新星爆发过程中星体内部的物态的变化，通过采用不同的物态方程对超新星爆发过程进行模拟，并对由物态变化所产生的效应进行分析、讨论，发现不同物态方程导致星体在演化过程中的物质结构存在较大差别，从而导致爆发过程中的中微子能量损失非常不同，而中微子能量损失过大是直接导致爆发能量不足的关键因素。第三，通过改变中微子泄露模式,探讨中微子的不同的泄露方式对超新星爆发过程的影响.结果表明:不同泄露方式的合理配比可以有效地降低超新星爆发过程中中微子损失的能量，进而增加超新星最终的爆发能量，而且这也对超新星塌缩、激波的传播等物理过程产生重要影响。以上工作的结果对于改进超新星瞬时爆发机制，完善超新星演化理论以及进一步约束相关物理量都有重要的参考意义。此外，在宇宙学方面，我们对单标量场的暗能量模型进行了研究，并对“利用Fermi-LAT对球状星团NGC 6388 和 M15来寻找暗物质信号”等问题进行了研究。这方面的工作有助于我们了解宇宙的早期演化以及超新星前身星最初所处的天体物理环境。