超新星爆发机制和数值模拟PDF电子书下载

第一篇　绪论 1

第一章　宇宙起源 1

1.1　宇宙爆炸理论 1

1.2　宇宙信息获取 7

1.3　宇宙奥秘探索 13

第二章　恒星演化 17

2.1　恒星的早期演化阶段 17

2.2　恒星从主序开始的演化程 20

2.3　恒星的晚期演化阶段 34

第二篇　超新星 39

第三章　历史超新星与超新星历史遗迹（SNR） 39

3.1　银河星系超新星 39

3.2　河外星系超新星 46

3.3　我国超新星的观测和发现 48

3.4　SN 1987A 53

第四章　超新星分类和超新星诞生率 61

4.1 Ⅰ型超新星的主要观测特征 64

4.2 Ⅱ型超新星的主要观测特征 69

4.3　超新星诞生率 70

第五章 Ⅰ型超新星爆发机理——热核反应驱动 79

5.1　白矮星结构的钱氏理论 81

5.2　爆轰和爆燃 86

5.3　双星吸积可能结局和爆发能量估计 93

5.4　几个疑难问题 95

第六章 Ⅱ型超新星爆发机理——引力坍缩驱动 97

6.1　一些基本物理概念 101

6.1.1 时标 101

6.1.2　重核离解（即光裂解） 107

6.1.3　电子俘获 112

6.1.4　绝热指数 114

6.2　坍缩阶段 116

6.2.1 星核区坍缩过程 116

6.2.2　坍缩物质的熵 117

6.2.3　坍缩动力学 119

6.2.4 引力释放能 122

6.3　反弹阶段 122

6.4　激波传播阶段 124

6.4.1 瞬发爆炸（或直接爆炸） 125

6.4.2　延缓爆炸（或间接爆炸） 127

第三篇　物理因素 134

第七章　近核物质密度物态方程 134

7.1　核统计平衡 134

7.2　自由粒子热力学量 136

7.3　反弹激波传播区的物态方程 140

7.4　核和核物质的熵 142

7.5　可压液滴模型 148

7.5.1　热力学零度下的平衡方程 149

7.5.2　有限温度情况的平衡方程 160

7.6　超饱和密度物态方程 166

7.7　四粒子模型平衡方程推导 169

7.8　理想费米气体物态方程 173

第八章　中微子的产生及其与物质的相互作用 179

8.1　热中微子过程 181

8.1.1 电子对湮灭中微子过程 181

8.1.2　光子中微子过程 182

8.1.3　等离子体中微子过程 182

8.1.4　轫致辐射中微子过程 184

8.2　电子俘获率 184

8.2.1　重核电子俘获率 185

8.2.2 电子完全简并情况下的自由质子电子俘获 191

8.2.3 自由质子电子俘获率 193

8.3　中微子反应截面 198

8.3.1 中微子电子散射 200

8.3.2　核子对中微子的吸收 201

8.3.3　核吸收中微子反应截面 201

8.3.4　相干散射 202

8.3.5 中微子核子散射 204

8.3.6　反中微子电子散射率 204

8.3.7　中微子平均自由程 206

第四篇　数值计算方法 213

第九章　流体动力学计算方法 213

9.1　一维球对称模型 214

9.2　二维轴对称旋转模型 227

9.3　超新星爆发期间的不稳定性和混合 229

9.4　光滑质点流体动力学（SPH）方法 231

9.4.1　方法的基础 232

9.4.2　流体力学方程组 236

9.4.3　人为黏性和热传导 239

9.4.4 自引力、汇和磁场 241

9.4.5　关于光滑核 244

9.4.6　SPH执行过程 246

第十章　中微子输运方程计算方法 248

10.1　流体动力学和中微子输运的基本方程组 248

10.1.1 运动方程和Boltzmann方程 249

10.1.2 多群流量限制扩散（MGFLD）方案 260

10.1.3　更加简单的输运方案 263

10.1.4　数值模拟中使用的计算方案汇总 264

10.2　致密物质的中微子输运 267

10.2.1 中微子场作用下的相对论流体动力学方程 267

10.2.2 中微子输运方程 270

10.2.3 中微子扩散泄漏 274

第五篇 Ⅱ型超新星数值模拟 280

第十一章　GR流体动力学方程组及其差分格式 280

11.1　GR方程组 280

11.2　差分格式 282

11.2.1　初始量 283

11.2.2　流体力学方程组的求解过程 285

11.3　能量方程的求解方法 293

11.3.1 四粒子模型物态方程情况 293

11.3.2　均匀核物质情况 314

11.3.3　反弹激波区三粒子平衡态情况 316

第十二章　计算模型的选取和计算环境的设定 321

12.1　前身星模型 321

12.1.1　前身星模型对超新星星核坍缩的影响 324

12.1.2　前身星模型对激波传输和爆发的影响 329

12.2　非物理因素考虑 337

12.2.1 空间网格的剖分 338

12.2.2　时间步长的选取 344

12.2.3　人为黏性的形式 346

12.2.4　内边界条件 354

12.2.5　外边界条件 354

第十三章　瞬发爆炸模型的构造 360

13.1　概述 360

13.2 “等效厚度”的构造方法 362

13.3　物态方程中参数cb,k0和v的影响 366

13.4　瞬发爆炸成功与否的简单判据 372

第十四章　激波传播与对流不稳定性 378

14.1　首级激波 379

14.1.1　激波形成点的位置 379

14.1.2　激波波阵面的位置 380

14.1.3　激波速度的大小 380

14.1.4 激波能量 381

14.2　次级激波 384

14.3　对流不稳定性 386

14.3.1　基础理论 387

14.3.2　轻子梯度驱动的对流 389

14.3.3　熵梯度驱动的对流 394

14.4　激波波后振荡现象 398

附录 401

一、源程序“SNⅡ-WLYW89”及其使用说明 401

二、“WW93”系列模型中的15M⊙模型（S15）的参数 515

参考文献 578