核心坍缩超新星流体动力学的维度依赖性

核心坍缩超新星 (CCSN) 核心的流体动力学具有多维特征，这是爆发发生的关键促进因素。不幸的是，大部分此类工作不得不假设轴对称性进行，目前尚不清楚这是否会损害这些结果。在本工作中，我们对简化的二维和三维 CCSN 模型进行了分析，旨在比较仅在维度上不同的设置中的多维流体动力学。不出所料，我们发现 2D 和 3D 模型之间存在许多差异。虽然某些差异很微妙，或许对于理解爆发机制并不关键，但其他差异则相当显著，使得解释 2D CCSN 模型变得困难。特别是，我们发现强加轴对称性人为地在最大空间尺度上产生了过剩功率，这种功率被认为对先前爆发模型的成功至关重要，且被完全归因于驻留吸积激波不稳定性 (standing accretion shock instability)。然而，我们的 3D 模型在大尺度上的功率比 2D 模型低一个数量级，却更早发生爆发。既然我们在 3D 中比在 2D 中更早看到爆发，那么与 2D 模型中大尺度功率相关的剧烈晃动在任何维度上都不是关键的，或者爆发机制在 2D 和 3D 中以不同方式运作。可能与 3D 中更早的爆发有关，我们发现约 25% 的吸积物质在 3D 中比在 2D 中在增益区停留的时间更长，从而暴露于更多的积分加热并达到更高的峰值熵，我们将此效应归因于 2D 和 3D 中湍流特征的不同。最后，我们讨论了一个关于浮力气泡失控增长的简单模型，该模型能够定量解释激波半径的增长并预测临界光度关系。