一维中模拟湍流辅助的中微子驱动核心坍缩超新星爆发

核心坍缩超新星(CCSN)机制本质上是三维的,不稳定性、对流和湍流在辅助中微子驱动爆发中起着关键作用。包含中微子输运精确处理和足以捕捉关键不稳定性的分辨率的CCSN模拟仍是天体物理学中最昂贵的数值模拟之一,阻碍了在2D和3D中的大规模参数研究。覆盖CCSN极其多样初始条件的大范围研究在1D中是可行的,尽管此类模拟必须被人为驱动以爆发。我们提出了一种在1D中微子驱动CCSN模拟中纳入对流和湍流最重要效应的新方法,称为降维超新星湍流模型(Supernova Turbulence In Reduced-dimensionality, STIR)。我们的新方法包含了由流的湍流和对流运动产生的关键项。我们使用修正的混合长理论(MLT)方法估计对流和湍流的强度,为模型引入几个自由参数,这些参数通过对3D模拟结果拟合得到。对于足够大的混合长参数值,可获得湍流辅助的中微子驱动爆发。我们将STIR的结果与高保真3D模拟进行比较,并使用9至120 $M_\odot$ 的200个太阳金属丰度前身星模型进行CCSN爆发的参数研究。我们发现,与其他在1D中驱动爆发的方法相比,STIR能更好地预测哪些模型会在多维模拟中爆发。我们还给出了STIR对CCSN星族预测可观测特征的初步研究,例如爆发能量和遗迹质量的分布。