核心坍缩超新星的三维模拟：从激波复兴到激波爆发

我们展示了从由中微子驱动机制引发的冲击波起始到激波从恒星表面爆发的核坍缩超新星三维模拟，考虑了 2 颗 15 倍太阳质量的红超巨星（RSG）和 2 颗分别为 15 倍和 20 倍太阳质量的蓝超巨星（BSG）。我们证明，处于同源膨胀中的富金属喷出物仍然携带着爆炸起始时非对称性的印记，但最终的金属分布受到详细前身星结构的巨大影响。最延伸和最快的金属指状物和团块与最大且上升最快的中微子加热物质羽流相关，因为这些羽流最有效地在超新星激波通过后，在 C+O/He 和 He/H 成分壳层界面处种下了 Rayleigh-Taylor（RT）不稳定性增长的种子。径向混合的程度、富金属喷出物的整体非对称性、初始羽流因 RT 不稳定性碎裂成更小尺度指状物的程度，以及最大 Ni 速度和最小 H 速度，不仅取决于初始非球对称性和爆炸能量（它们决定了激波和初始 Ni 速度），还取决于 C+O 核心和 He 壳层的密度剖面和宽度，以及 He/H 过渡区的密度梯度，这些导致了非稳态激波传播和反向激波的形成。两颗 RSG 爆炸都保留了巨大的整体金属非对称性，具有明显的团块化和子结构，Ni 指状物深入穿透到 H 包层中（对于约 1.5 bethe 的爆炸能量，最大速度为 4000-5000 km/s），以及有效的向内 H 混合。虽然 15 倍太阳质量的 BSG 也具有这些特性（最大 Ni 速度高达约 3500 km/s），但 20 倍太阳质量的 BSG 发展出更圆润的几何形状，没有明显的金属指状物（最大 Ni 速度仅约 2200 km/s），这是因为反向激波减速以及在 He/H 界面处没有足够时间进行强烈的 RT 增长和碎裂。