湍流在中微子驱动的核心坍缩超新星爆发中的作用

核心坍缩超新星中停滞激波后方紧邻的中微子加热“增益层”对于高雷诺数湍流对流是不稳定的。我们执行并分析了一组新的 19 个高分辨率三维 (3D) 模拟，采用三组分中微子泄漏/加热方案，并与使用相同方法进行的球对称 (1D) 和轴对称 (2D) 模拟进行了比较。我们研究了 $15$-$M_\odot$ 前身星在反弹后的超新星演化，改变了局部中微子加热率、Si/O 壳层对流燃烧产生的非球对称性的幅度和空间依赖性，以及空间分辨率。我们的模拟表明，增益层中的湍流强度与爆发敏感性之间存在直接相关性。2D 和 3D 模拟在比 1D 模拟低得多的中微子加热率下发生爆发。这通常被解释为非径向动力学允许吸积物质在增益层中停留更长时间。我们表明这种解释是不完整的。我们的结果表明，作用于激波的有效湍流冲压压力起着至关重要的作用，它使得多维模型能够在较低的后激波热压力下爆发，从而比 1D 模型需要更少的中微子加热。我们将湍流冲压压力与大尺度湍流能量联系起来，以此解释了为何 2D 模拟会比 3D 模拟错误地更容易爆发。