核坍缩超新星中的非径向不稳定性与前身星非球对称性

由于核坍缩超新星模拟在三维空间中仍难以产生稳健的中微子驱动爆炸，有人提出前身星中对流引起的非球对称性可能通过增强激波后区域非径向流体动力学不稳定性活动来促进激波复苏。我们利用 42 次具有多群中微子输运的相对论性二维模拟深入研究了这一情景，以检验符合基本物理约束（如非弹性条件）的不同扰动几何形状下，前身星速度和密度扰动的效应。作为分析结果的框架，我们引入了半经验标度律，关联了中微子加热、增益区平均湍流速度以及非径向不稳定性饱和极限下的激波形变。湍流马赫数的平方 <Ma^2> 反映了增益层中非球对称运动的剧烈程度，当 <Ma^2>~0.3 时发生爆炸性失控，对应于临界中微子光度较一维情况降低约 25%。在此理论框架下，前身星非球对称性主要通过产生流向激波的各向异性质量通量来辅助激波复苏：差异吸积有效地将前身星中的速度扰动转化为激波处量级为初始对流马赫数 Ma 的密度扰动 (Delta rho/rho)。各向异性质量通量和动压使激波变形，从而放大激波后湍流。大尺度 (l=2, l=1) 模式最有利于激波复苏，而小尺度扰动则需要不切实际的高对流马赫数。前身星中的初始密度扰动仅为 Ma^2 量级，因此起次要作用。