红超巨星对流包层中前超新星爆发的 3D 流体动力学
太阳与恒星天体物理
2022-09-07 v1 高能天体物理现象
摘要
爆发式质量损失很可能产生了某些大质量恒星在经历核心坍缩超新星 (CCSNe) 前观测到的高能爆发。由此形成的致密星周介质 (CSM) 也可能使后续超新星被观测为 IIn 型事件。关于这些爆发成因的主流假说，是红超巨星 (RSG) 前身星包层在坍缩前数月到数年内对能量沉积的响应。早期对此现象的理论研究局限于一维，未涉及 3D 对流 RSG 结构。利用 FLASH 的流体动力学能力，我们构建对流 RSG 包层模型，并在包层动力学时标内、于包层深处沉积小于包层束缚能的能量，以此探究 3D 结果。我们确认了一维预言：向外运动的声脉冲陡化为激波，解除包层最外层的束缚。然而我们发现，初始 2-4 km/s 的对流运动激发了包层深处高熵物质固有的对流不稳定性，使包层深处气体得以逃逸，相较初始“宁静”包层增加了抛射质量。3D 模型揭示了丰富的密度结构，沿不同视线柱密度相差 10 倍。我们的工作强调，RSG 包层的 3D 对流性质影响了我们可靠预测深层能量沉积所致爆发动力学、抛射质量及空间分布的能力。
引用
@article{arxiv.2207.13090,
title = {3D Hydrodynamics of Pre-supernova Outbursts in Convective Red Supergiant Envelopes},
author = {Benny T. -H. Tsang and Daniel Kasen and Lars Bildsten},
journal= {arXiv preprint arXiv:2207.13090},
year = {2022}
}
备注
19 pages, 14 figures, accepted for publication in ApJ