天体物理气泡与气泡驱动激波的动力学：基本理论、解析解与观测特征

星际介质中的气泡由天体物理源产生，这些源连续或爆发式地向周围介质沉积大量能量。这些膨胀的气泡可以在其前方驱动激波，其动力学显著不同于广泛使用的 Sedov-von Neumann-Taylor 爆炸波解。本文提出了气泡驱动激波的理论，并展示了其性质和演化如何由源能量输出的时间历史（通常称为源光度律 $L(t)$）决定。特别地，我们找到了两种情况下驱动激波的解析解：自相似标度律 $L\propto (t/t_s)^p$（其中 $p$ 和 $t_s$ 为常数）和有限活动时间情形 $L\propto (1-t/t_s)^{-p}$。后者在 $p>0$ 时描述了有限时间奇点行为，这与各种具有爆发型能量释放的系统相关。对于这两种光度律，我们推导了驱动激波存在所需的条件并预测了激波的观测特征。我们的结果可适用于具有强风的恒星系统、合并的中子星/磁星/黑洞系统以及演化为超新星爆炸的大质量恒星。