3D打印遇见计算天体物理：解读海山二内部碰撞星风的结构

我们展示了来自超级计算机模拟的复杂天体物理系统——大质量（>120 M_Sun）、高偏心率（e ~ 0.9）双星系统海山二中碰撞星风——输出的首批3D打印件。我们展示了将3D交互式图形整合进PDF期刊出版物的方法，以及使用3D可视化和3D打印作为工具分析多维数值模拟数据的好处。使用消费级3D打印机（MakerBot Replicator 2X），我们成功打印了海山二内部（r ~ 110 au）星风-星风碰撞界面在多个轨道相位的3D光滑粒子流体动力学（SPH）模拟。这些3D打印件和可视化揭示了在近日点后不久（phi ~ 1.045）的轨道相位下，从螺旋状星风-星风碰撞区径向向外伸出的重要且先前未知的“手指状”结构。我们推测这些手指状结构与不稳定性的出现有关（例如薄壳、瑞利-泰勒不稳定性），这些不稳定性产生于致密的激波后主星风的辐射冷却层与快速的（3000 km/s）、绝热的激波后伴星风之间的界面。我们工作的成功以及对先前未认识物理特征的轻易识别，凸显了3D打印和交互式图形在天体物理现象复杂3D时间相关数值模拟的可视化与理解中可以发挥的重要作用。