有和无磁场的氧壳层燃烧的 3D 模拟

我们展示了非旋转 $18\, M_\odot$ 恒星在坍缩前不久的对流氧和氖壳层燃烧的首次三维磁流体动力学（MHD）模拟，以研究超新星前身星中磁场的产生。我们还运行了纯流体动力学对照模拟，以衡量磁场对流场及对流边界混合的影响。经过约 17 个对流翻转时间后，氧壳层中的磁场接近饱和水平，平均场强为 $\mathord{\sim}10^{10}\, \mathrm{G}$，且未达到动能均分。场仍以中小尺度为主，氧壳层底部的偶极场强仅为 $10^{9}\, \mathrm{G}$。Maxwell 应力张量的角平均对角分量与 Reynolds 应力张量相对应，但小约一个数量级。氧-氖壳层界面的剪切流产生平行于对流边界的较强场，明显抑制了氖向氧壳层的湍流卷入。氖卷入的减少降低了氧壳层中的核能量生成率，从而略微减缓了对流流动。除这一间接效应外，我们发现磁场并未显著改变氧壳层内部的流动。我们讨论了结果对后续核坍缩超新星的意义，并强调需要更长时间的模拟、分辨率研究以及非理想效应的考察，以更好理解超新星前身星中的磁场。