我們完全理解超新星的爆發機理了嗎？

11-28

最近，國家天文台似乎觀測到了一顆奇異的超新星，它發生過多次爆發。如此說來，我們是不是並沒有完全理解超新星的爆發機理？
國家天文台2.16米等望遠鏡助天文學家發現最奇特超新星----國家天文台

謝邀 @白書旭。

別說這顆奇怪的超新星了，對一般的超新星，我們可以說從來沒有理解過它們的爆發機制。

超新星按爆發機制可以分成兩種，一種是熱核爆髮型(thermal-nuclear, 按光譜分類是type Ia)，因為它們很亮而且是很好的標準燭光，所以常用來測宇宙學距離，暗能量就是靠type Ia超新星測距發現的；另一類是核塌縮型(core-collapse, 按光譜分類是type II/Ib/Ic，還有一些像type IIb這樣的過渡態)，它們對理解大質量恆星的演化很重要。

天文學家研究這些超新星很多年了，粗略總結了它們的爆發機制，具體可以看我以前的回答：

毫秒脈衝星吸收足夠的伴星物質會像 Ⅰa 型超新星一樣爆發嗎？

但有定性的圖像是一回事，實際模擬又是另一回事。我的研究領域是核塌縮型超新星，對type Ia不太了解，所以只能談談前者。

我在之前的回答提到，反彈的激波會導致超新星的爆發，但這只是天文學家的一廂情願：實際模擬表明，激波在傳播的過程中會不斷電離氣體，能量不斷下降最終停滯，是沒法完成爆發的。為了解決激波能量不足的問題，天文學家考慮給激波「加熱」，具體來說便是考慮中微子效應。一般情況下中微子的反應截面很小，但在超新星爆發這種極端環境下，中微子的反應截面變得足夠大，於是通過中微子和電子之類的相互作用給激波供能可以使激波持續傳播最終導致爆發。可惜現實還是很殘酷：即使考慮了中微子的加熱，也只有一定質量範圍內的恆星能在晚期實現爆發，這根本沒法解釋觀測到的這麼多的超新星。

雖然近年來天文學家搞出了一大堆模型，不過這些模型都有或多或少的問題。總而言之，目前我們沒法通過模擬把核塌縮型超新星炸開。

回到題目中的超新星，我覺得如果這種行為前所未見，那更可能是因為這是一個outlier而不是我們的圖景有什麼問題。

超新星的分類及其爆發機制在任何一本天體物理教材都有詳細介紹。這裡我盡量從能源機制的角度來解釋超新星的光變行為。

（1）在極早期階段，來自反彈激波和中微子的加熱，使得超新星拋射物可以達到極高的溫度。這些能量一方面用於拋射物的電離，一方面以光子的形式從拋射物逃逸出來。隨著拋射物溫度的降低，被電離的H離子與電子重新結合也會釋放能量，因此在光變上會有一個持續數十天的平台。

（2）超新星拋射物中放射性元素（主要是鎳56和鈷56）的衰變釋放大量的能量，這些能量首先用於加熱拋射物自身，隨著拋射物的不斷膨脹，光深逐漸降低，光子逐漸從中逃逸出來，在光變上體現為快上升慢下降的單峰結構，持續時標約為幾十天左右。

（3）大質量恆星在爆發之前會通過星風的形式拋射出相當一部分不均勻的物質。在超新星爆發後，拋射物的激波碰撞掃積這些物質，從而產生輻射，在光變曲線上體現為一些不規則的起伏結構。

（4）如果中心是高度磁化的中子星，有可能通過磁偶極輻射對超新星拋射物有額外的能量注入，使得超新星輻射變得更加明亮；如果中心是黑洞的話，也有可能通過回落吸積的方式釋放能量。

對於普通超新星而言，其光變曲線一般為單峰結構，持續時間約為幾十天。當然考慮具體的爆發機制和能量來源，可能也會有雙峰的結構。

對於提到的這顆超新星（iPTF14hls）的奇特之處在於：它的光變曲線至少有5個峰，持續時間長達600多天（見下圖）。這對目前現有的超新星理論模型提出了重大的挑戰。

圖片來自於Arcavi et al 2017 (Nature, V551, P210).

（後續更新再介紹對這顆超新星可能的理論模型）

謝邀（/0。0）
理論上存在一種可能，即iPTF14hls是一顆「脈衝不穩定對超新星（pulsation pair instability supernova）。
這類超新星的產生是因為質量特別巨大的恆星會在其內核處製造反物質（原子核和高能伽馬射線相互作用，會產生電子和正電子）。這會導致恆星極端不穩定，並在幾年中反覆增亮。

國外用超級計算機模擬了超新星的爆發，基本已經弄清楚了，用大型強子對撞機也可以模擬超新星爆發時的溫度產生的物質。