近日，中国工程物理研究院激光聚变研究中心、厦门大学物理科学与技术学院天文学系和北京应用物理与计算数学研究所的联合研究团队，报道了在实验室天体物理辐射冲击波方面的最新进展。相关研究成果以“Laboratorial radiative shocks with multiple parameters and first quantifying verifications to core-collapse supernovae”为题，于2024年8月27日在线发表在Science Bulletin上。
辐射冲击波普遍存在天体爆发现象中。对于核坍缩超新星而言，由于辐射自吸收难以获得爆发过程的直接天文观测、核坍缩超新星的驱动机制仍不明确等原因，有必要在实验室中创造冲击波并研究其传播，通过可控定量化操作，为核坍缩超新星数值模拟提供参数校验。该研究团队在绵阳高功率激光“神光Ⅲ(SGⅢ)原型”装置上，用能量为1600 ~ 2800 J的激光分别在1.2和1.9 atm的氙气中驱动冲击波。利用背光照相图像获得了冲击波的平均速度，并通过数据处理首次获得了波后压缩密度，与二维辐射流体程序模拟获得的速度和压缩密度符合较好。同时，研究团队进一步结合模拟得到的温度，依据缩比定标率，将其与核坍缩超新星模拟中的辐射冲击波状态进行全面比较，结果完全吻合。该工作首次定量论证了实验室研究核坍缩超新星中辐射冲击波传播的可行性，为后续剖析爆发的时间序列演化，揭示和量化冲击波能量耗散机制，以及检验核坍缩超新星爆发机制奠定了基础。
图1 核坍缩超新星中的辐射冲击波示意图；实验获取的辐射冲击波温度、密度空间分布示意图
图2 (a)辐射冲击波平均速度；(b)冲击波波后压缩密度；
(c)辐射流体程序模拟获得离子温度、电子温度、密度二维空间分布；(d)离子温度、电子温度、密度沿传播方向的空间分布
中国工程物理研究院激光聚变研究中心张璐副研究员为论文第一作者，北京应用物理与计算数学研究所丁永坤研究员、厦门大学物理科学与技术学院天文学系刘彤教授、中国工程物理研究院激光聚变研究中心况龙钰副研究员为共同通讯作者。另外，我校天文学系博士后韦云锋参与了该工作。该研究得到了国家自然科学基金、中国工程物理研究院院长基金等支持。
论文链接：https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2095927324006029?via%3Dihub
（物理科学与技术学院）