基于总发射光 ET 的 II 型超新星前身星与抛射物性质

最近研究表明，II 型超新星 (SNe) 的热辐射光变曲线能够在同源膨胀早期阶段 ($t\lesssim 10d$) 准确且稳健地测量抛射物中辐射能量 $E_r$ 与自爆炸以来时间 $t$ 的乘积。此处将该观测量记为 $ET \equiv E_rt$，它在此期间恒定，且仅依赖于前身星结构与爆炸能量。我们使用一维流体动力学代码，求出来自恒星演化代码 MESA 获得的 145 个红超巨星前身星模拟爆炸的 $ET$，并将该观测量与前身星性质和爆炸能量联系起来。我们表明 $ET$ 仅探测包层的性质（速度、质量和初始结构），类似于其他依赖光球相辐射的观测量。然而，对于包层主导抛射质量的爆炸，即 $M_{env}/M_{ej} \gtrsim 0.6$，$ET$ 通过关系 $ET \approx 0.15 E_{exp}^{1/2} R_* M_{ej}^{1/2}$ 直接与爆炸能量 $E_{exp}$ 和抛射质量 $M_{ej}$ 相关，其中 $R_*$ 为前身星半径，精度优于 $30\%$。我们还提供了 $ET$ 与包层性质的关系，对我们样本中所有前身星（包括那些失去大部分包层的）均准确（在 20% 内）。我们表明，当包层速度可通过观测光谱中的谱线位移合理测量时，包层可由热辐射光变曲线直接约束（与 $E_{exp}$ 无关）。我们利用这一点将 11 个具有测得 $ET$ 和包层速度的 SNe 观测与我们的数值前身星样本比较。该比较表明许多 SNe 前身星半径 $\lesssim 500~R_\odot$。在我们模拟的框架下，这很可能指示了相当高的混合长参数值。