大质量恒星爆发式质量损失的流体动力学模拟与相似关系

受从亮蓝变星（LBV）推断出的爆发式质量损失所驱动，我们给出了对极高质量（$100 \, M_\odot$）恒星内部突然注入能量响应的 1D 流体动力学模拟。对于一个总能量增加量设为恒星净束缚能因子 $f=0.5$、且施加于恒星包层内的基准情形，我们详述了导致最外层 $7.2 \, M_\odot$ 被抛射的动力学响应。我们发现，抛射物在时刻 $t$ 与半径 $r$ 上的速度 $v$、密度 $\rho$ 与温度 $T$ 的变化，在变量 $r/t \approx v$ 下被相似形式拟合得相当好。具体而言，标度化密度遵循简单的指数衰减 $\rho t^{3} \sim \exp (-r/v_{\rm o} t)$。这一‘指数相似’导出了总抛射质量 $\Delta M$ 与动能 $\Delta K$ 的解析标度关系，与流体动力学模拟吻合良好，其中比能平均速度与指数标度速度 $v_{\rm o}$ 通过 ${\bar v} \equiv \sqrt{2 \Delta K/\Delta M} = \sqrt{12} \, v_{\rm o}$ 相关联，且其值与恒星表面逃逸速度 $v_{\rm esc}$ 相当。在核心注入能量的模型产生了表面激波突破，推动初始更高速度的抛射物（>5000km s$^{-1}$），但大部分抛射物质仍遵循相同的指数相似标度，且 ${\bar v} \approx v_{\rm esc}$。一项更广泛的参数研究考察了对于将所加能量分别置于核心、包层或近表面的三个不同模型系列，抛射质量与能量如何依赖于能量增加因子 $f$。最后我们讨论了这些结果对于理解 LBV 爆发及其他爆发现象（如失败超新星与脉动对不稳定事件）的意义。