一个国际天文学家团队利用了美国劳伦斯伯克利国家实验室和日本国立天文台的强大超级计算机。经过多年的潜心研究，耗费了五百多万个超级计算机计算196世界之最小时，他们终于创建了世界上第一个针对奇异超新星的高分辨率三维辐射流体力学模拟。这一发现将刊登在最新一期的《天体物理学报》上。

对异种超新星的三维模拟揭示了爆炸中物质喷射过程中产生的湍流结构。这些湍流结构随后会影响整个超新星的亮度和爆炸结构。湍流在超新星爆炸过程www.196nk.cn中起着至关重要的作用，它由不规则的流体运动引起，导致复杂的动力学。这些湍流结构会混合和扭曲物质，影响能量的释放和传递，从而影响超新星的亮度和外观。通过三维模拟，科学家对奇特超新星爆炸的物理过程有了更深入的了解，并能解释观测到的这些非凡超新星的现象和特征。资料来源：Ke-Junghttp://www.196nk.cn Chen/ASIAA

超新星爆炸是大质量恒星最壮观的结局，它们以自毁的方式结束生命周期，瞬间释放出相当于数十亿个太阳的亮度，照亮整个宇宙。在爆炸过程中，恒星内部形成的重元素也被喷射出来，为新恒星和行星的诞生奠定了基础，并在生命起源过程中发挥着至关重要的作用。因此，超新星已成为现代天体物理学的前沿课题之一，在理论和观测方面涵盖了众多重要的天文和物理问题，具有重要的研究价值。

在过去的半个世纪里，研究工作让我们对超新星有了相对全面的了解。然而，最新的大规模超新星巡天观测开始揭示出许多不寻常的恒星爆炸（奇异超新星），它们挑战并推翻了以往对超新星物理学的既定认识。

奇异超新星之谜

在奇异超新星中，超亮超新星和永恒发光超新星最令人困惑。超亮超新星的亮度大约是普通超新星的100倍，而普通超新星的亮度通常只能维持几周到2-3个月。相比之下，最近发现的永恒发光超新星的亮度可以维持几年甚至更长的时间。

更令人吃惊的是，一些奇特的超新星表现出不规则和间歇性的亮度变化，就像喷泉一样喷发。这些奇特的超新星可能是了解宇宙中质量最大恒星演化的关键。

这张图片描述了奇异超新星的最终物理分布，四个不同颜色的象限代表了不同的物理量： I.温度；II.速度；III.辐射能量密度；IV.气体密度。白色虚线圆圈表示超新星光球的位置。从这幅图中可以看出，整颗恒星从里到外都变得湍急。喷出物质碰撞的位置与光球的位置非常吻合，这表明在这些碰撞过程中产生了热辐射，热辐射有效地向外传播，同时形成了一个不均匀的气体层。这幅图像有助于我们理解奇异超新星的基本物理学原理，并为观测到的现象提供了解释。资料来源：Ke-Jung Chen/ASIAA

起源和演化结构

这些奇异超新星的起源目前还不完全清楚，但天文学家认为它们可能产生于不寻常的大质量恒星。对于质量为太阳 80 到 140 倍的恒星来说，当它们接近生命终点时，其内核会发生碳聚变反应。在这个过程中，高能光子会产生电子-正电子对，引发内核脉动，导致几次剧烈收缩。

这些收缩会释放出大量的聚变能量并引发爆炸，从而导致恒星的大爆发。这些爆发本身可能与普通的超新星爆炸类似。此外，当不同爆发期的物质发生碰撞时，有可能产生类似超光速超新星的现象。

目前，宇宙中这种大质量恒星的数量相对稀少，这与奇特超新星的稀缺性相吻合。因此，科学家怀疑质量为太阳 80 到 140 倍的恒星极有可能是奇特超新星的祖先。然而，这些恒星不稳定的演化结构使它们的建模具有相当大的挑战性，目前的模型主要局限于一维模拟。

以往模型的局限性

然而，以往的一维模型也存在严重缺陷。超新星爆炸会产生大量湍流，而湍流对超新星的爆炸和亮度起着至关重要的作用。然而，一维模型无法从第一原理上模拟湍流。这些挑战使得深入了解奇异超新星背后的物理机制仍然是当前理论天体物理学的一大难题。

模拟能力的飞跃

对超新星爆炸的高分辨率模拟带来了巨大的挑战。随着模拟规模的扩大，保持高分辨率变得越来越困难，大大提高了复杂性和计算要求，同时还需要考虑大量的物理过程。 陈克正强调，他们团队的模拟代码与欧美其他竞争小组相比具有优势。

以前的相关模拟主要局限于一维和少数二维流体模型，而在奇异超新星中，多维效应和辐射起着至关重要的作用，影响着光辐射和爆炸的整体动力学。

辐射流体力学模拟的威力

辐射流体力学模拟考虑了辐射传播及其与物质的相互作用。这种错综www.196nk.cn复杂的辐射传输过程使得计算异常具有挑战性，其计算要求和难度远远高于流体模拟。然而，凭借团队在超新星爆炸建模和大规模模拟运行方面的丰富经验，他们终于成功创建了世界上首个奇异超新星三维辐射流体力学模拟。

研究结果和影响

研究小组的研究结果表明，大质量恒星的间歇爆发现象会表现出类似于多个较暗超新星的特征。当来自不同爆发期的物质发生碰撞时，大约有20%-30%的气体动能可以转化为辐射，这就是超光速超新196世界之最星现象的原因。

此外，辐射冷却效应使喷发气体形成致密但不均匀的三维片状结构，这层片状结构成为超新星的主要光发射源。他们的模拟结果有效地解释了上述奇异超新星的观测特征。

通过尖端的超级计算机模拟，这项研究在深入了解奇异超新星物理学方面取得了重大进展。随着下一代超新星巡天项目的启动，天文学家将探测到更多的奇异超新星，进一步加深我们对通常大质量恒星最后阶段及其爆炸机制的理解。