巡天猎手-孙国佑

星明天文台成员,PSP公众超新星项目管理员,埃格•威尔逊奖获得者,C/2015 F5 斯万-星明彗星发现者,中国首颗银河系新星发现者

超新星的分类

超新星分类依据的是超新星的光谱和光变曲线。

光谱吸收线不同

首先根据有无氢线分为I型超新星和II型超新星:I型超新星无氢线,II型超新星有氢线。
I型超新星又有以下子分类(I型超亮超新星称为SLSN-I)
Ia型超新星:有Si特征谱线;(Ia型还有很多子分类,如Ia-91T-like,Ia-91bg-like,Iax[02cx-like],Ia-CSM)
Ib型超新星:没有Si特征谱线,有较强的He特征谱线;(Ib型子分类,Ibn,Ib-Ca-rich)
Ic型超新星:没有Si特征谱线,有较弱或者没有He谱线;(Ic型子分类,Ic-BL)
I-pec型超新星:不符合I型超新星上述子分类,如Ia-pec,Ib-pec,Ic-pec等。

II型超新星也有以下子分类(II型超亮超新星称为SLSN-II)
IIb型超新星:随着时间发展演变出较强He特征谱线;
IIn型超新星:在光度下降过程中仍然显示出较强H特征谱线,谱线相对较窄(II型超新星谱线大都非常宽泛);
II-P型超新星:在光度下降过程中仍然显示出较强H特征谱线,光变曲线中有一段平坦的高原形状;
II-L型超新星:在光度下降过程中仍然显示出较强H特征谱线,在达到最亮之后的光变曲线呈现出线性下降;
II-pec型超新星:不符合II型超新星上述子分类,如IIn-pec等。

光变曲线不同

Ⅰ型光变曲线的峰值很“锐”,绝对峰值光度较亮,爆发后变暗时速度缓慢;
Ⅱ型光变曲线的峰值稍“钝”一些,绝对峰值光度较暗,爆发后很快变暗(II-P和II-L两类)

爆发机制

Ia型超新星爆发机制:密近双星系统中白矮星的C爆燃密近双星系统中白矮星吸积伴星物质当质量增长达到钱德拉塞卡临界质量时, 广义相对论效应致使整个星体引力坍缩。 急速坍缩过程中密度、温度迅速增长(但等离子体中微子发射过程延 缓温度增长)。当达到爆炸性核燃烧条件时,立即点燃爆炸性C燃烧, 核燃烧波迅速向外传播。从亚声速的爆燃波演变为超声速的爆轰波, 爆炸性C燃烧则演变为爆炸性的(不完全)Si燃烧。它使得整个星体向外爆炸,几乎不遗留致密残骸。

Ib、Ic 和II型超新星爆发:大质量恒星的核坍缩导致中心铁核的爆炸


a)核聚变停止,形成铁核;
b)核坍缩,核心温度升高;
c)铁原子核被光致分解,核心被中子化,产生大量中微 子
d)中微子流与下落物质作用,形成激 波
e)激波将外壳驱散,形成超新星爆发
f)形成中子星和超新星遗迹

不同原初质量和金属丰度的核塌缩超新星
塌缩原因 前身星原初质量 超新星类型 残存天体
氧、氖、镁核心电子俘获 8–10 弱 II-P型 中子星
铁核心塌缩 10–25 弱 II-P型 中子星
25–40 低金属丰度或者近太阳金属丰度 普通 II-P型 形成中子星后,部分包层回落形成黑洞
25–40 非常高金属丰度 II-L型 或者 II-b型 中子星
40–90 低金属丰度 JetSN(喷流动力超新星) 直接形成黑洞
40–60 近太阳金属丰度 弱 Ib/c型, 或者 JetSN + GRB(伽马射线暴) 形成中子星后,部分包层回落形成黑洞
40–60 非常高金属丰度 Ib/c型 中子星
60–90 近太阳金属丰度 JetSN + GRB 直接形成黑洞
60–90 非常高金属丰度 GRB,无超新星 形成中子星后,部分包层回落形成黑洞
90–140 低金属丰度 高光度JetSN + GRB 直接形成黑洞
90–140 近太阳金属丰度 GRB,无超新星 直接形成黑洞
不稳定对 140–250 低金属丰度 不稳定对超新星 无任何残存
光致蜕变 ≥250 低金属丰度 超长GRB,或者兼有超高光度JetSN 直接形成中等质量黑洞