真实三维流体动力学模拟发现大质量恒星中存在显著湍流卷吸

我们对恒星结构和演化的理解来自一维（1D）恒星模型，但受到与恒星内部发生的多维过程相关的不确定性的限制。然而，得益于计算资源的最新进展，现在可以借助详细的三维（3D）流体动力学模型来测试和改进一维模型，这些三维模型能够在短时间尺度上再现复杂的多维过程。在这些过程中，导致对流边界混合的湍流卷吸是理解最少且影响最大的过程之一。在此，我们展示了对一颗大质量恒星中氖燃烧壳层进行的一组流体动力学模拟的结果，并在地球物理学湍流卷吸定律的框架内对其进行解释。我们的模拟与以往研究的不同之处在于，其在再现恒星环境方面达到了前所未有的真实程度。重要的是，模拟中发现的强卷吸突显了当前一维恒星模型中对流边界混合实现的主要缺陷。因此，这项研究呼吁对一维模型中对流边界的建模方式进行重大修订，特别是在这些模型中引入卷吸效应。这将对超新星理论、核合成、中子星和黑洞物理学产生重要影响。