太空探索：大質量超新星與周圍氣體劇烈碰撞，為它提供動力！
藝術家對沖擊相互作用的超新星的概念。大規模恆星的連續噴發產生不同速度的噴射物：藍色環對應於緩慢移動的層，這些層由快速噴射（紅色到黃色）衝擊而射出。這些氣團的相互作用是通過產生大量光的輻射衝擊波。這解釋了超光速超新星現象對爆炸能量預算的要求最低。圖片來源：Kavli IPMU。
在一項獨特的研究中，包括Kavli宇宙物理學和數學研究所（Kavli IPMU）成員在內的國際研究團隊模擬了超新星及其周圍氣體之間的猛烈碰撞 - 在超新星爆炸之前噴射出來，從而放出極端的亮度。
在過去十年中發現了許多超新星，其峰值光度比已知類型的正常超新星高一到兩個數量級。這些恆星爆炸稱為超光超新星（SLSNe）。
其中一些在光譜中有氫，而另一些則表明缺乏氫。後者稱為I型，或稱為貧氫型SLSNe-I。SLSNe-I挑戰恆星演化理論，因為即使是正常的超新星也不能從第一原理中完全理解。
由Sternberg Astronomical Institute研究員Elena Sorokina領導，他是Kavli IPMU的客座研究員，Kavli IPMU首席研究員Ken'ichi Nomoto，科學助理Sergei Blinnikov以及項目研究員Alexey Tolstov領導的團隊開發了一個模型，可以解釋一個SLSNe-I的大範圍觀察光曲線在需要比其他提出的模型少得多的能量的情況下。
展示具有最小能量預算的事件的模型涉及在preupernova星中多次拋射質量。質量損失和大質量恆星周圍的包絡堆積是恆星演化的一般特徵。通常情況下，這些信封相當稀釋，並且它們不會顯著改變大多數超新星產生的光。
快速衰落的SLSN-I SN 2010gx和緩慢衰減的PTF09cnd的絕對u波段光曲線與模型N0和B0的兩條計算光線曲線一起顯示（來自Sorokina等人的論文），證明了相互作用的場景可以解釋窄光和寬光曲線。繪製典型（具有“正常”亮度）SN Ic，SN 1994I的光曲線用於比較。圖片來源：Kavli IPMU。
在某些情況下，在最終爆炸前幾年就會排出大量的質量。然後，超新星周圍的“雲”可能非常密集。在超新星噴射物和那些緻密殼體的碰撞中產生的衝擊波可以提供所需的光能，使得超新星比沒有預先噴射的周圍材料的“裸”超新星更亮。
這類模型被稱為“相互作用”的超新星。作者表明，相互作用的場景能夠解釋快速和緩慢衰落的SLSNe-I，因此這些有趣的明亮物體的大範圍實際上可以是放置在非凡環境中的普通超新星。
另一個極端的特徵是周圍“雲”的化學成分。通常，恆星風主要由氫組成，因為所有的熱核反應都發生在恆星的中心，而外層則是含氫的。
在SLSNe-I的情況下，情況必須不同。祖先恆星在爆炸前必須失去氫氣和大部分氦氣，因此在爆炸前幾個月到幾年內，它主要排出碳和氧氣，然後在密集的CO雲中爆炸。只有這種成分才能解釋在相互作用情景中觀察到的貧氫SLSNe的光譜和光度特徵。
對於恆星演化理論來說，解釋這種氫和氦貧乏祖先的起源以及在恆星最終爆炸之前非常密集的CO材料質量損失是一個挑戰。這些結果發表在TheAstrophysical Journal接受的論文中。
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