超新星前兆辐射与爆炸前恒星质量损失的起源

越来越多显示与致密星周物质 (CSM) 相互作用迹象的核坍缩超新星 (SNe) 伴随着在爆炸前数周至数月上升的“前兆”光学辐射。前兆光度远超前身星的 Eddington 极限，意味着它们伴随有显著的质量损失。本文中，我们提出一个超新星前兆光变的半解析模型，并应用该模型约束爆炸前质量损失的性质与机制。我们探讨两种极限质量损失情形：(1) 由恒星表面下脉冲式能量沉积后激波穿出引发的“爆发”；(2) 由前身星包层持续加热导致的稳定“星风”。类似于缩小版 IIP 型超新星的爆发模型，可解释采样良好的前兆的光度与时间尺度，对应抛射物质量 $\sim 0.1-1\,M_{\odot}$、速度 $\sim 100-1000\,\rm km\,s^{-1}$。相比之下，在总抛射物质量不超过整个前身星质量的约束下，稳定星风情形无法解释最高前兆光度 $\gtrsim10^{41}\,\rm erg\,s^{-1}$（尽管光度较低的 SN 2020tlf 前兆可由质量损失率 $\sim1\,M_{\odot}\,\rm yr^{-1}$ 解释）。然而，星风与先前（更早抛射）CSM 之间的激波相互作用可能提高其辐射效率并缓解该约束。在爆发与星风两种情形中，前兆抛射物在核坍缩时形成致密 ($\lesssim10^{15}$ cm) 光学厚 CSM；尽管仅能通过爆炸后快速光谱学直接观测（$\lesssim$ 数天，在被 SN 抛射物追上之前），该物质可通过激波相互作用提升超新星光度。