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LESA 驱动的核心坍缩超新星中负 ELN 能量流向解析阈值:推导与人口普查

高能天体物理现象 2026-04-28 v2 太阳与恒星天体物理

摘要

在核心坍缩超新星(CCSNe)中,脱电子过程通常偏好 νe\nu_e 而非 νˉe\bar{\nu}_e 发射。然而,lepton-number emission self-sustained asymmetry(LESA)可使能量积分后发射的 lepton-number flux 在某些方向上为负。我们推导了该临界值的简单诊断量,并在 33 个独立的 3D CCSN 模拟中进行测试:包括 25 个 Princeton/Fornax 模型(8.18.1--100M100\,M_\odot)和 8 个 Garching 模型,涵盖非旋转、慢旋转和快速旋转的 15M15\,M_\odot 情形。在 23 个不形成黑洞的 Princeton 模型中,22 个跨越阈值,中位发生时间 tc=225mst_c=225\,\mathrm{ms},四分位范围 162162--264ms264\,\mathrm{ms},跨模型离散系数 CV=18.6%\mathrm{CV}=18.6\%。全天flux-sign搜索表明,阈值识别了 anti-LESA-pole 过渡,区分了全局 LESA 驱动的跨越与早期局部湍流跨越。快速旋转的 Garching 15M15\,M_\odot 模型中,快速旋转抑制了 LESA 偶极,被正确分类为 non-crosser,且无需使用任何旋转参数。两个形成黑洞的 Princeton 模型在垂直后约 250ms250\,\mathrm{ms} 处跨越阈值,并在 180718072463ms2463\,\mathrm{ms} 后保持在阈值以上直至坍缩。因此,在下一次近似的 CCSN 中,发射的 νˉe\bar{\nu}_e 能量 flux 可能在某些视线方向上超过 νe\nu_e flux。这些方向可能还与持续的快速 flavor 不稳定性相关联,但需要局部分布或专门的线性稳定性分析进行验证。此处的关键量是能量积分后发射的 flux 场,即每 steradian 的辐射亮度差,不是中子数 flux。

关键词

引用

@article{arxiv.2604.21081,
  title  = {An Analytic Threshold for LESA-Driven Negative ELN Flux Directions in Core-Collapse Supernovae: Derivation and Population Census},
  author = {Nicolás Viaux and Lucas Johns},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2604.21081},
  year   = {2026}
}