三维旋转支撑的中微子驱动超新星爆发与临界光度条件
高能天体物理现象
2018-01-10 v2 太阳与恒星天体物理
摘要
我们展示了使用 Prometheus-Vertex 代码针对旋转前身星执行的首次自洽的三维（3D）核坍缩超新星模拟。除了使用在恒星演化计算中获得的 15 太阳质量模型的角动量（在 Si/Si-O 界面处的角频率约为 0.001 rad/s，自旋周期超过 6000 s）外，我们还计算了无旋转以及具有约 300 倍更短旋转周期和不同角分辨率的 2D 和 3D 情况。在 2D 中，只有非旋转和缓慢旋转的模型爆发，而快速旋转阻止了在反弹后 500 ms 内的爆发，因为辐射的中微子光度和平均能量较低，从而减少了中微子加热。相比之下，在 3D 中，当 Si/Si-O 界面通过激波坍缩时，只有快速旋转的模型发生爆发。由于强大的 SASI 螺旋模式的支持，爆发成为可能，该模式补偿了减少的中微子加热并推动了赤道平面内的强激波膨胀。3D 中的快速旋转导致湍流能谱的“二维化”（在中等波长下产生大约 -3 而不是 -5/3 的幂律斜率），并在最大空间尺度上增强了动能。我们还引入了 Summa 等人（2016）的“通用临界光度条件”的推广以考虑旋转效应，并证明了其对包含 9 和 20 太阳质量前身星以及将在后续论文中讨论的 40 和 75 太阳质量恒星形成黑洞案例在内的 40 多次核坍缩模拟集合的可行性。
引用
@article{arxiv.1708.04154,
title = {Rotation-supported Neutrino-driven Supernova Explosions in Three Dimensions and the Critical Luminosity Condition},
author = {A. Summa and H. -Th. Janka and T. Melson and A. Marek},
journal= {arXiv preprint arXiv:1708.04154},
year = {2018}
}
备注
24 pages, 19 figures; refereed version with additional section on resolution dependence; accepted by ApJ