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超新星浅论
作者：祁鸣书张丽来源：《青年时代》2017年第32期
摘要：超新星爆炸是发生在宇宙空间中极为壮观、丰富多彩和引人入胜的重要现象，涉及许多有趣的、尚待探索的物理学研究领域和天体物理学及宇宙学若干相关分支的重要应用。本文试图描述超新星现象研究在各方面的重要意义，提供基本观测事实和理论框架信息以及介绍我们正在从事的部分相关研究工作。
关键词：超新星；伽马暴；中微子；宇宙膨胀；核天体物理；恒星演化；宇宙射线；相对论；磁流体；同步辐射
一、引言
超新星（super
ova）爆发是恒星演化过程中最为激烈壮观的恒星爆炸现象，它可以发生于单独的大质量恒星或者吸积双星系统中。根据长期观测经验积累，人们将超新星分成两大类型：光谱中不含氢谱线的Ⅰ型超新星（SNI）和含氢谱线的Ⅱ型超新星（SNII），而在Ⅰ型超新星中又进一步分为Ⅰa，Ⅰb，Ⅰc三个亚型。新星（
ova）爆发涉及白矮星吸积的不稳定性，而超新星爆发远比新星爆发更为猛烈。近些年，人们更引入“过超新星”（hyper
ova）来描述超大质量（几十到上百个太阳质量）的恒星剧烈爆炸现象。自140亿年前宇宙大爆炸以来，除宇宙早期高温核合成的轻元素（约至元素硼Boro
），宇宙间的重金属和各种元素大部分是在超新星爆炸过程中形成的。在这个意义上讲，我们的家园地球和神奇生命源自宇宙空间中“不可一世”的超新星爆炸。
根据不同类别，超新星爆炸涉及许多重要有趣的物理过程：（1）超新星爆发前的前身星的对流过程和恒星演化核物理，包括不同质量恒星内部的核合成过程，能量释放及元素逐步分层等。（2）中微子天体物理，包括中微子质量不为零，3种中微子之间相互振荡转换，恒星内部中微子产生与捕获和中微子驱动反弹激波等。（3）恒星核引力塌缩，高密度物质简并和反弹激波物理，包括简并物态方程，中微子捕获，流体和磁流体解析分析和数值模拟及核反应试验数据。。（4）中子星（射电脉冲星、反常X射线脉冲星、磁星）和黑洞形成物理。。（5）加速产生高能宇宙射线的物理过程，这里涉及磁场、激波和带电粒子的一系列相互作用。一般认为，能量高达1000万亿eV的宇宙射线由超新星爆发加速产生。能量更高者（最高至1000万亿MeV），则由其他有待了解的高能天体物理过程产生。（6）致密星体吸积物质的爆炸物理，这里主要指在吸积双星系统中或者回落系统中接近Cha
drasekhar质量上限（1。4个太阳质量）碳氧白矮星核因持续不断的物质吸积而引发的Ⅰa型r