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量化密度梯度与波前曲率对 Ia 型超新星碳爆轰强度的影响

高能天体物理现象 2019-09-11 v1

摘要

准确再现 Ia 型超新星爆轰背后的物理过程及由此产生的核合成产额,对于解释光谱和遗迹的观测至关重要。所涉及过程的尺度跨越多个数量级,使得该问题在当前及近未来全星模拟中在计算上不可能被完全分辨。在恒星的较低密度区域,爆轰波前的曲率会减缓爆轰,影响中等质量元素的产生。我们发现,由于前身星外层存在的密度梯度引起的激波增强,对于理解那里的核合成至关重要,燃烧延伸到了稳态爆轰熄灭密度以下很远。我们表明,由于未分辨反应前沿处的数值混合,在高密度和中等分辨率下,完整的反应网络不足以获得物理爆轰。在低于 6×\times105^{5} g cm3^{-3} 的低密度下,有可能达到足够高的分辨率以分离激波与反应区,并获得完全分辨准稳态计算所预测的丰度结构。对于我们当前最佳的基准产额,我们采用了一种方法,其中拉格朗日历史的未分辨部分基于完全分辨的准稳态爆轰计算进行重建。这些计算表明,未充分分辨的模拟在激波后温度、压力、密度和丰度的数值上,与远离未分辨区域的预期爆轰结构近似一致,偏差约 \sim10%,但在所有密度下达到优于 1%\% 之前,流体动力学中对子网格反应的处理仍有改进空间。

关键词

引用

@article{arxiv.1806.07820,
  title  = {Quantifying How Density Gradients and Front Curvature Affect Carbon Detonation Strength During Type Ia Supernovae},
  author = {Broxton J. Miles and Dean M. Townsley and Ken J. Shen and F. X. Timmes and Kevin Moore},
  journal= {arXiv preprint arXiv:1806.07820},
  year   = {2019}
}

备注

Submitted to ApJ