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超新星爆发(SNIa)。由于Ⅰa型超新星的爆炸条件相近,所以它们可以作为标准烛光,帮助我们丈量宇宙,从而知道宇宙在不同年龄处的行为。1998年,天文学家正是通过对Ⅰa型超新星的测量分析得到了宇宙
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正在加速膨胀和可能存在暗能量这一富有挑战性的重要结论。(7)宇宙间伽马射线暴物理,已经有若干个观测事例表明伽马射线暴与超新星爆发成协。因此,研究超新星爆发或有可能为破解宇宙伽马射线暴之谜提供重要线索。(8)星系中、星系团中和宇宙中元素丰度演化物理过程(宇宙自大爆炸以来形成第一代恒星及超新星大量生成了新的元素和重金属)。(9)一个星系中,接连不断的超新星爆炸提供声波和乱流能源,这些流动和声波的衰减有可能加热星系气体物质。
二、理论研究工作
研究超新星爆炸物理过程涉及的方面非常广,综合性极强。实在地说,研究人员面对着诸多方面的挑战和难题。这里仅就我们近几年在相关的流体和磁流体方面的研究工作做一个梗概性的介绍。在爆炸流体力学中,有一个著名的塞道夫(Sedov)自相似解用以描述球对称流体系统中点源高强能量释放所驱动的激波动力学。非线性自相似解是流体力学方程解的重要子集。在足够远离初始条件及边界条件和在瞬变现象逐渐消逝之后,流体动力学系统有可能逐渐演化到自相似状态。人们自然会想到该解在原子弹和氢弹爆炸中的重要应用。这些物理概念同样应用于超新星爆炸和爆炸激波在星际物质中的传播等动力学过程。我们可以视超新星爆炸为宇宙空间提供的爆炸流体和磁流体力学自然实验系统。这里用到的基本方程包括质量守恒、动量守恒、能量守恒和相关的物态方程(比如,理想或简并气体方程)。在描述恒星动力学物理过程时,我们通常在动量守恒方程中需要考虑物质的自引力。相应地,我们由泊松(Poisso
)方程规定物质密度和引力势之间的关系。在恒星内部、星风和星际间物质中有不同大小的磁场。如果我们在动量方程中加入相应的磁场洛伦兹(Lore
tz)力,则磁场应当满足散度为零的条件和磁流体近似下的法拉第(Faraday)磁感应方程。超新星爆炸时,流体运动速度可以接近光速;大质量恒星核塌缩时,中心引力可以超强;描述这些过程时,我们需要用相对论流体和磁流体方程。如果电荷分离现象不可忽略,我们则必须在发展磁流体理论模型时保留位移电流项。
总体而言,物质的自引力造成体积足够大的物质系统有塌缩成团的趋势(即所谓的Jea
s不稳定性),而气体的压力则反抗引力塌缩。粗r
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