超新星爆炸产物与分子云环境

This project aims to study the two products of supernova explosions (supernova remnants and neutron stars) and their molecular environments. Using high-resolution X-ray observations and multi-wavelength data, we are going to reveal the spatially resolved physical states of metal-rich ejecta and the heated interstellar/circumstellar gas inside several representative supernova remnants. The diverse meal species provide us a way to retrace the masses of the progenitor stars and to investigate the geometric model of supernova explosions. We also study the radiative processes in the hot gas, the non-thermal radiative mechanism, as well as the impact of dense environments on the evolution and morphology of supernova remnants. Furthermore, we plan to study a large sample of isolated neutron star--supernova remnants systems. We will determine the progenitor masses and the environments of different subclasses of neutron stars by analyzing the associated supernova remnants and surrounding molecular clouds (when molecular cavity exists). We will be able to reveal the birth conditions of different neutron stars, to finally lead to a possible explanation the observational diversity of isolated neutron stars. Thirdly, We plan to take a line survey and high resolution (sub-)millimeter observations toward the molecular cores exposed under strong cosmic-rays near supernova remnants to determine the properties such as cosmic ray ionization rate and the ionization fraction of molecular clouds, in order to give insight into the chemical and physical feedbacks of supernova remnants and cosmic rays to the dense interstellar medium.

本项目围绕超新星爆炸的两种产物（超新星遗迹和中子星）及其分子环境展开研究。利用高空间分辨率的X射线观测和多波段数据，我们针对某些有代表性的超新星遗迹，探明其金属抛射物和被加热星际/周气体的物理状态在空间上的分布。一方面利用不同金属元素追溯其前身星质量，考察超新星爆炸几何模型，另一方面研究热气体辐射过程，非热辐射机制，和致密环境对遗迹演化和形态造成的影响。我们还将对孤立中子星-超新星遗迹系统展开大样本的观测分析。通过研究与中子星成协的超新星遗迹及其周围分子云（若存在分子云腔），对系统的前身星质量和环境做出判定，从而给出不同类别中子星的诞生条件，最终尝试对孤立中子星的观测分类做出可能的解释。 我们将对超新星遗迹附近暴露在强宇宙线下的分子云核进行多谱线、高空间分辨的（亚）毫米波观测，获得宇宙线电离率和分子云电离度等参数，进而研究超新星遗迹及宇宙线对致密星际介质的化学和物理反馈。

超新星是宇宙中最剧烈的爆发之一，在恒星演化中起着重要的作用。它们既标志了恒星的死亡，也带来了中子星和黑洞的诞生。超新星遗迹继承了超新星的巨大能量和大量金属元素，对星系产生强烈的反馈。..我们对Ia型超新星遗迹W49B和Tycho进行分析，证明了单简并系统是产生Ia型超新星必不可少的通道，从观测上证实Ia型超新星的爆炸可以是非常不对称的。核坍缩型超新星遗迹Kes79的金属元素分布揭示了核坍缩型超新星的爆炸也可以是非对称的。我们的多波段观测分析显示，Kes79与其内部的中心致密天体（CCO）来自一颗质量为15—20个太阳质量的恒星的爆炸。..对热混合型超新星遗迹的研究表明超新星遗迹的形态和辐射表现受到环境的极大影响。我们从观测和模拟揭示热混合型超新星的形态和辐射起源，支持不均匀环境在其中起着关键的作用。..我们探明了数例超新星遗迹与分子云的联系（Kes79, Tycho, CTB87, Kes73），并利用分子云研究超新星遗迹物理。此外，我们得到遗迹Cas A在毫米波段分辨率最高的分子云图像，并考察了分子云的加热机制与超新星遗迹的反馈渠道（Cas A）。观测表明这个著名的超新星遗迹并不在分子云环境中。..我们建立了东晋的南斗客星（公元386年）与超新星遗迹G7.7-3.7的联系。 独立发现了一颗脉冲周期为408s的脉冲星，该星很可能在一个罕见的共生X射线双星系统中。..项目使用的观测和档案数据来自地面和太空中最先进的望远镜设备，包括IRAM 30米， Chandra和XMM-Newton空间天文台。 我们还使用了紫金山天文台13.7m射电望远镜的观测数据。..超新星如何产生是天体物理的基本问题。我们从观测上建立了数个新星遗迹—前身星系统的联系，强调了单简并系统通道能产生Ia型超新星，为该问题提供了重要的线索。我们使用的方法被证明是可行的。我们将建立更加完备的样本，来回答超新星诞生的问题。我们研究了超新星遗迹如何受到环境的影响，又如何影响环境。我们发现G7.7-3.7与东晋南斗客星的对应，增大了历史超新星遗迹这个稀有种类的样本。该研究促进了我们与天文史学家的进一步合作。