失败超新星中质量抛射的起源

一些高质量恒星可能以暗淡的坍缩方式以黑洞结束其生命，称为失败超新星(FSN)。然而，原子质子星形成期间散发的中微子在星体外层产生一条弱冲击波(Mach数$\gtrsim 1$)，其破裂会产生一种独特的瞬态现象，标志着其即将消失。最近的研究表明，存在两种自相似解可描述这条弱冲击波的传播，这些解同时包含向外的抛射物和对黑洞的回馈吸积。本文进一步表明，较大Mach数解是不稳定的，使得冲击波的Mach数随时间$t$增长，偏离自相似预测，呈$\propto t^{\alpha}$的形式，其中$\alpha\lesssim 0.1$，而较小Mach数解则是稳定的。我们还表明，在达到核心坍缩超新星中可实现的临界质量损失后，冲击波会渐进地变强并趋近于强极限。我们的结果表明，是相对于冲击波所包围质量的中微子质量损失，以及冲击波形成时的星体密度梯度，才是决定其强度以及所抛射物质量的主要因素。这些标准解释了为何红超巨星——其在冲击波形成时相对于临界值的质量损失已远高于该值——更容易抛射物质并产生更亮的爆炸，而与较为紧凑的前体星体相比。