借助 Line Emission Mapper 揭示核心坍缩超新星的物理机制：观测卡西欧亚

核心坍缩超新星残留体（SNR）显示出复杂的形态和不对称性，这反映了爆炸过程中的各向异性以及与周围介质（CSM）的早期相互作用。对这些残留体的光谱分析可提供关于超新星（SN）能源机制、前体恒星本质以及星际演化最终阶段（包括数千年前的质量损失机制）的关键见解。本白皮书评估了 Line Emission Mapper（LEM）——一种针对 NASA 2023 年 APEX 呼应计划提出的高级 X 射线探针概念——在 SNR 上提供高分辨率光谱的潜力。这种能力将允许对母 SN 和前体恒星进行详细分析，这些目前在我们能力之外。我们采用一种水动力学模型，模拟从核心坍缩到约 2000 年年龄成熟残留体的神经驱动 SN 的演化。该模型成功地在约 350 年龄的卡西欧亚 A 处复制了其大尺度特性。利用该模型，我们合成了来自 SNR 不同区域的模拟 LEM 光谱，考虑了等离子体整体运动和热离子运动导致的线位移和展宽、离子化和温度平衡的偏离以及星际介质吸收。使用标准工具分析这些模拟光谱后，我们展示了 LEM 的惊人能力。我们证明，用等离子体模型拟合这些光谱可准确恢复射电 ejecta 的视线速度，从而实现对冲击 ejecta 三维结构的探索，类似于光学方法。LEM 还能区分离子线的 Doppler 展宽和热展宽，并测量 SNR 近 limb 处的离子温度，提供关于冲击前沿离子加热以及后冲击流中的冷却的见解。本研究突显了 LEM 在深化我们对核心坍缩 SN 动力学及相关过程理解方面的潜力。