追溯SN 1987A射出物结构：来自3D MHD模拟的洞见与诊断
高能天体物理现象
2025-07-16 v1 太阳与恒星天体物理
摘要
超级星体（SN）1987A提供了一个独特的窗口，使我们能够洞察大爆炸后果，深入了解射出物的形貌、成分、爆炸机制、前体系统以及周围星际介质（CSM）的相互作用。我们研究了SN 1987A中大尺度射出物的不对称性。通过将模拟结果与JWST观测进行比较，并为XRISM做出预测，以期细化对爆炸机制和残骸演化的理解。我们进行了3D MHD模拟，追踪从星体爆炸到SNR的演化，预测时间延伸至5000年，并考虑Ni-气泡效应。模拟结果与JWST观测进行比较，用于预测XRISM光谱，以评估模型化射出物结构的准确性。我们的模拟再现了JWST看到的大尺度Fe富集射出物形貌，揭示了两个暗示双极爆炸的云团。Ni-气泡效应在第一年内推动Fe富集射出物的扩张及其与逆冲击的相互作用。然而，与JWST观测在云团速度和空间分布上的差异表明，爆炸的不对称性可能比模型所示更强。自2021年以来，我们的模型预测冲击射出物已对X射线发射贡献日益增加，现在与冲击CSM和即将取代后者相抗衡。未来的XRISM观测将追踪这些射出物结构的演化，细化对爆炸几何的约束。早期的残骸不对称性来自CSM相互作用，可能持续至少100年。我们的结果凸显了不对称核心崩溃机制在塑造SN 1987A射出物和约束其爆炸几何中的作用。未来的研究应探索更极端的不对称性，如在 neutrino-driven core collapse或 magneto-rotational SN模型中，以确定其双极Fe富集结构的来源。
引用
@article{arxiv.2504.19896,
title = {Tracing the ejecta structure of SN 1987A: Insights and diagnostics from 3D MHD simulations},
author = {S. Orlando and M. Miceli and M. Ono and S. Nagataki and M. -A. Aloy and F. Bocchino and M. Gabler and B. Giudici and R. Giuffrida and E. Greco and G. La Malfa and S. -H. Lee and M. Obergaulinger and O. Petruk and V. Sapienza and S. Ustamujic and J. Weng},
journal= {arXiv preprint arXiv:2504.19896},
year = {2025}
}
备注
The manuscript consists of 24 pages and 16 figures