团块状超新星抛射物与分子云的混合

从陨石同位素分析到太阳元素和同位素组成研究的若干证据表明，太阳系在其演化早期受到了附近超新星抛射物的污染。先前的模型假设超新星物质注入到已有的原行星盘中，或者各向同性膨胀的抛射物扫过远处的（>10 pc）云核，同时使其富集并触发其坍缩。这里我们考虑一种新的天体物理场景：团块状超新星抛射物（如Cas A超新星遗迹中观测到的）注入到由超新星前身星产生的HII区边缘的分子气体中。为了追踪这些相互作用，我们进行了一系列高分辨率（有效1500^3）三维模拟，跟踪单个团块进入分子气体时的演化。即使在这些高分辨率下，由于正确解析抛射物与分子气体小尺度混合的挑战，我们的模拟并未完全达到数值收敛，尽管它们允许得出一些可靠的结论。各向同性爆炸的抛射物不会穿透分子云，但如果正确考虑冷却，团块状抛射物可穿透到~10^18 cm的距离，并与恒星形成分子气体有效混合。来自核心坍缩超新星的约2太阳质量的高金属丰度抛射物可能与约2×10^4太阳质量的分子气体混合。因此，在HII区演化晚期（~5 Myr）形成的所有恒星都可能受到超新星抛射物约10^-4水平的污染。这种污染水平与短寿命放射性核素的丰度以及早期太阳系中可能的稳定同位素偏移一致，并且可能与观测到的恒星元素丰度变化一致。超新星对形成中行星系统的污染可能是一个普遍的宇宙过程。