巨型恒星演化后期的壳层合并：来自3D流体动力学模拟的新见解

一维（1D）恒星演化模型在 various astrophysical领域广泛使用，但仍存在许多重要不确定性，这些不确定性深刻影响其预测能力。在其中一些不确定性中，独立对流区域的合并是已知现象，虽然一些1D模型预测了这种现象的发生，但其发生方式及其在实际恒星中的影响仍然存疑。由于这是一种本质上是多维的现象，用1D模型预测壳层合并的确切行为具有挑战性。在本研究中，我们对一颗20倍太阳质量恒星中发生的多壳层合并事件进行细致调查。利用3D流体动力学模拟中的活性轨迹器（用于成分）和包含核反应网络的3D模型，我们从动力学角度以及考虑核合成和能量生成的角度研究了这种合并。我们的模拟确认了3D中的合并也确实发生，但与1D情况存在显著差异。具体而言，我们识别出混入（entrainment）和稳定区域被侵蚀是驱动合并的主要机制，我们预测的对流速度显著快于混合长度理论速度，并观察到同一合并壳层中存在多个燃烧阶段，这对恒星的化学组成产生重要影响，该恒星呈现出强烈的非对称（偶极）分布。我们预计这些差异将对巨型恒星的最终结构产生重要影响，从而影响其最终坍缩动力学及其可能的超新星爆发，进而影响产生的核合成及其残余物。