撞击受限致密星周物质的激波使新生SN 2023ixf变亮
摘要
红超巨星在其核心坍缩前，可能会经历一个短暂的阵发性质量损失期，而不是稳定的恒星风，导致在核心坍缩超新星（SNe）附近形成致密的星周物质（CSM）。超新星喷发物与这些近距离的CSM相互作用可以产生额外的辐射，附加在来自前身星包层激波暴产生的冷却辐射上，从而使新生的超新星爆发变亮。这种现象在SN 2023ixf中尤为显著，其V波段亮度在首次观测到光线后的第一天到第三天内快速增加了约三个星等，这在具有闪电离特征的II型超新星中是独特的。在本文中，我们采用蒙特卡罗方法模拟了未受激波作用的CSM中的辐射扩散过程。考虑了从10⁻⁵到10⁻² M☉yr⁻¹的宽范围质量损失率，我们证实了SN 2023ixf的快速上升光变曲线可以通过超新星喷发物与CSM的相互作用来拟合，该CSM的质量损失率约为10⁻² M☉yr⁻¹，且位于距离前身星10¹⁵厘米范围内。
关键词
领域
本研究聚焦于核塌缩超新星（特别是II型）及其喷发物与恒星爆发前损失物质形成的星周介质（CSM）的相互作用。
问题陈述
SN 2023ixf在爆发最初几天表现出异常快速的光度上升（V波段约3个星等），这与其它具有早期闪电离特征的II型超新星显著不同。现有模型需要解释这一独特的快速增亮现象。
理论基础
研究基于红超巨星（RSG）是II型超新星前身星、爆发前可能经历短期剧烈质量损失形成致密CSM、以及超新星喷发物与CSM相互作用可产生额外辐射的理论。SN 2023ixf的早期光谱和前身星观测已暗示存在致密CSM。
研究目标或问题
本研究旨在利用蒙特卡洛方法模拟未被激波扫过的CSM中的辐射扩散过程，检验喷发物与致密、局限（~10^15 cm内）CSM（具有高物质损失率，约10^-2 M⊙/yr）的相互作用是否能重现SN 2023ixf观测到的快速上升光变曲线。
研究意义
该研究有助于约束大质量恒星在核心坍缩前的晚期质量损失历史，为理解具有致密CSM相互作用的超新星（如SN 2023ixf）的早期光变特性和前身星演化提供关键线索。