对来自对不稳定超新星的 MeV 伽马射线发射的预期

摘要

对不稳定超新星（PISNe）是预测的具有超过约 65 M☉ 氦核质量的大质量恒星的热核爆炸，并能合成大量的放射性 56Ni（在极端情况下 M(56Ni) ~ 60M☉）。为了研究它们的观测特征，我们开发了一个一维蒙特卡洛辐射输运代码，并对 56Ni → 56Co → 56Fe 衰变链产生的伽马射线和硬 X 射线发射进行了模拟。我们发现，来自 130 M☉ 氦核模型中 56Co 衰变产生的关键伽马射线谱线（847 和 1238 keV）可以被下一代 MeV 伽马射线望远镜探测到远至 300-400 Mpc 的距离。相比之下，来自 100 M☉ 模型的信号仍低于探测极限。我们的结果为 PISNe 的伽马射线后续观测提供了模板。考虑到理论预测和观测约束，我们估计在 300 Mpc 内的 PISN 事件率约为每年 0.1 次，这突显了它们的稀有性，但也强调了它们在未来十年作为伽马射线观测的可行目标。

关键词