利用 MESA 和 NuGrid 模拟经典新星爆发与核合成

经典新星是白矮星 (WDs) 从其低质量主序星或红巨星伴星吸积氢气后发生的表面热核爆炸的结果。对其抛射物的化学成分分析表明，新星爆发既发生在碳 - 氧 (CO) 白矮星上，也发生在质量更大的氧 - 氖 (ONe) 白矮星上，并且吸积包层与 underlying 白矮星之间存在跨边界混合。我们证明，最先进的恒星演化代码 MESA 和 NuGrid 的后处理核合成工具可以成功用于模拟 CO 和 ONe 新星爆发及核合成。在我们的一维数值模拟中，对流边界混合 (CBM) 是通过一个随对流包层底部以下距离呈指数递减的扩散系数来实现的。我们表明，该方案产生的最高温度演化剖面和核合成产额，与常用的通过假设吸积包层已与白矮星物质预先混合来模拟 CBM 的一维新星模型所得结果非常吻合。在先前的一篇论文中，我们发现，当冷 ($T_{\rm WD} < 10^7$ K) CO 白矮星以慢速 ($dM/dt < 10^{-10} M_\odot$/yr) 吸积太阳成分包层时，可以在原位产生$^3$He，并且在这种情况下，新星爆发前由$^3$He 燃烧触发对流。在此，我们确认了这一结果同样适用于 ONe 新星。此外，我们发现，当质量为$1.15 M_\odot$、初始中心温度相对较高（例如$T_{\rm WD} = 1.5 \times 10^7$ K）的 ONe 白矮星以中等速率（例如$dM/dt = 10^{-10} M_\odot$/yr）吸积太阳成分包层时，$^3$He 的产生与销毁之间的相互作用会导致形成一个厚的辐射缓冲区，将对流包层底部与白矮星表面隔开。