新星爆发抛射物中双组份尘埃形成的研究

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新星爆发是天体物理中非常重要、复杂的物理过程。这些物理过程包括白矮星吸积物质、物质混合、失控热核爆发、物质抛射、激波加速、冷却以及尘埃凝结。观测上对应亮度增加一万倍的光变、瞬时的超软X射线辐射、伽玛射线辐射以及随后的红外辐射。尘埃的形成就对应于红外辐射。最近几年,在一次新星爆发的抛射物中观测到了无定形碳类尘埃和富氧的硅酸盐类尘埃。这对新星爆发模型和尘埃形成模型提出了重大的挑战。本论文借助恒星演化程序MESA,引入混合深度参数,建立新星爆发模型。由此模型给出新星爆发抛射物的初始质量、温度和化学元素丰度。再依据自由膨胀模型、激波冷却模型和尘埃凝结模型,讨论了新星爆发抛射物中双组份尘埃形成的可能性,并计算了尘埃产量。本论文的研究发现,新星抛射物中碳元素与氧元素的数目比(C/0)强烈依赖于混合深度参数。对于非常小的混合深度,新星爆发抛射物中的C/0可以从大于1演化到小于1。当新星抛射物自由膨胀时,很难形成尘埃。然而,如果辐射激波冷却发生,新星抛射物可以有效地产生尘埃。在我们的模型中新星可以产生平均质量约为10-9M⊙-10-8 M⊙的无定形碳类尘埃,同时也可以产生平均质量约为10-8 M⊙和10-7 M⊙硅酸盐类尘埃。根据抛射气体的质量,尘埃与气体的比率约为1%。显然,在辐射激波模型中,新星抛射为尘埃成核提供了一个合适的环境。然而,正如Gail和Sedlmayr所讨论的,我们对尘埃形成和生长的认识仍然非常有限。
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