三维红超巨星包层中的激波突破

利用 Athena++，我们对红超巨星（RSG）外包层中辐射激波突破进行了三维辐射流体力学计算，该红超巨星经历了核心坍缩并将成为 IIP 型超新星。完全对流 RSG 包层固有的三维结构，使得激波突破（SBO）的亮度和持续时间与一维恒星模型预测的结果存在关键差异。首先，三维模型在传统光球之外的低密度“晕”物质导致激波在比一维模型更低的密度处突破。这会将表面任意给定位置的激波突破闪光的持续时间延长至约 1–2 小时。然而，我们发现更大的影响是与大尺度密度涨落相关的固有三维效应，其导致激波在不同半径处、不同时刻突破。这将 SBO 持续时间大幅延长至约 3–6 小时，并意味着辐射温度的多样性，因为恒星表面不同区域在任何给定时刻处于其辐射突破和冷却的不同阶段。这些预测的持续时间与现有的 SBO 观测结果更为吻合。更长的持续时间使预测光度降低 3–10 倍（$L_\mathrm{bol}\sim10^{44}\mathrm{erg\ s^{-1}}$），我们推导出了亮度与持续时间随爆炸能量和恒星性质变化的新标度关系。这些固有的三维性质排除了利用观测上升时间通过光行时效应测量恒星半径的可能性。