解密核崩塌超新星：对流是关键吗？第一部分：快速对流

我们将二维流体力学耦合到详细的三维多组分有限扩散中类中微子输运，以探讨核崩塌超新星中的快速对流。我们的初始条件、时变边界条件以及用于计算类中微子加热、冷却和去夸克率的类中微子分布，均来自于三维实现多组分有限扩散类中微子输运和三维流体力学的模拟。对于两种典型代表紧凑铁核和延伸铁核两类恒星的15太阳质量和25太阳质量模型，研究了快速对流的发展及其对冲击波动力学的影响。在不包含类中微子输运的情况下，快速对流在两种模型中均以约15毫秒的时间尺度发展和消散。快速对流为冲击波后方的对流种下基础，导致冲击波球形对称性扭曲，但平均而言，冲击波半径未获得显著提升。在包含类中微子输运的情况下，快速对流速度相对于bulk流入速度过小，以至于对熵和夸克的显著对流输运没有意义。一个简单的解析模型支持我们的数值结果，表明包含输运可使对流增长率和渐近速度降低4至250倍。