应用于SN 1987A的核心坍缩超新星尘埃形成的分子成核理论

我们通过将尘埃颗粒核的气相形成视为化学过程，对核心坍缩超新星爆发SN 1987A中的尘埃形成进行了建模。为了计算十四种颗粒的合成，我们积分了一个包含成核及相关化学反应的非平衡网络，并通过吸积和凝聚跟踪核成长为颗粒的过程。放射性钴、钛和钠对抛射物的热力学和化学的影响已被考虑在内。我们允许颗粒温度不同于气体温度，该温度影响了经表面张力修正的蒸发率。我们还考虑了He$^+$、Ne$^+$、Ar$^+$和O的风化作用。我们将尘埃合成模型与各向异性放射性镍 dredge-up 进入核心抛射物（即所谓的“镍气泡”）的粗略近似相结合，以计算总尘埃质量和特定分子物种的颗粒尺寸分布。总质量在 $0.41\,M_\odot$ 和 $0.73\,M_\odot$ 之间变化，具体取决于气泡壳层的密度对比。按丰度递减顺序，生成的颗粒物种为：氧化镁、硅、镁橄榄石、硫化铁、碳、二氧化硅、氧化铝和铁。组合的颗粒尺寸分布为幂律 $dN/da\propto a^{-4.39}$。膨胀的放射性镍气泡对早期抛射物的压实强烈促进了尘埃的合成。这凸显了在整个预均同膨胀阶段改进对流体动力学输运和混合理解的必要性。