从质量损失历史到光变曲线：一个用于描述受相互作用驱动的瞬变现象的通用框架

《Monthly Notices of the Royal Astronomical Society》：From mass-loss histories to lightcurves: a generalised framework for interaction-powered transients

　　

摘要

我们提出了一个快速（约1–50毫秒）且通用的公共框架，用于模拟由相互作用驱动的瞬变天体现象。该框架解决了喷射物与周围星际物质（CSM）碰撞时的薄壳运动方程，并支持任意形状的CSM密度和速度分布，包括稳定的风、爆炸事件以及复杂的时间变化质量损失过程。在处理光学/紫外光曲线时，我们采用了两种亮度计算方法：一种是基于薄壳冲击波能量的快速单层模型；另一种是有限层模型，它可以模拟被限制在特定CSM壳层中的辐射传播、光子扩散、冲击波产生以及产生后的冷却过程。在基准测试中，这种运输计算方法以及可选的时间依赖性冲击波效率模型能够再现一维辐射流体力学模拟的主要定性和定量特征。我们使用相同的冲击波模型对射电同步辐射和热致轫致辐射X射线进行后处理，从而实现多波段数据的自洽分析。研究表明，即使爆炸时的CSM密度分布完全相同，其速度结构仍会对推断出的参数产生显著影响；此外，非球形的CSM结构在总光曲线上也可能表现出类似多个球形壳层的特征。我们通过恢复一个合成的时间变化质量损失历史数据，并将其应用于六个典型瞬变天体来验证该框架的实用性：IIn型超新星SN 2010jl、快速演化的剥离壳层超新星SN 2023xgo、Ia型超新星伴随CSM的SN 2020aeuh、贫氢超亮超新星SN 2015bn、具有爆发性的LBV型瞬变天体SN 2009ip，以及持续时间较长的相互作用事件iPTF14hls。所推断出的CSM结构包括稳定或加速的风、热核相互作用、爆发性的密度增加以及高度有序的超新星前质量损失过程，这些都有力证明了该框架在分析大量相互作用瞬变天体时的实用性。