超新星爆炸中混合不稳定性的三维模拟
太阳与恒星天体物理
2015-05-14 v2
摘要
我们首次对一颗15.5倍太阳质量的蓝超巨星爆炸中抛射的激波加热恒星层内发生的大尺度混合进行了三维(3D)模拟。从核心坍缩后超过两小时，出射的超新星激波从中微子加热启动开始被追踪，直至其从恒星表面突破。激波后层中的剧烈对流翻转导致爆炸起始时具有显著的非球对称性，这触发了爆炸星成分界面处瑞利-泰勒(RT)不稳定性的增长。我们发现了氢(H)的深度向内混合，以及快速移动、富含金属的团块以高速穿透进入恒星H包层，正如在SN 1987A等案例中观测到的那样。在某些模型中，还获得了包含相当比例抛射铁族元素(高达若干0.001太阳质量)的单个团块。前身星的金属核心部分发生翻转，镍主导的指状物超越氧主导的子弹，且镍和氧均远超前于碳层物质。与相应的二维(轴对称)计算相比，我们确定RT指状物的增长更快，在He和H层中携带金属的致密团块减速更小，H壳层中团块的渐近速度更高(对于所考虑的前身星和10^{51} erg的爆炸能量，可达约4500 km/s，而二维中低于2000 km/s)，并且三维中重元素向外径向混合和氢向内混合比二维更有效。我们提出了一个简单的论点，解释了这些结果，即两种几何结构中作用于运动物体上的阻力不同所致。(摘要略有删节)
引用
@article{arxiv.0908.3474,
title = {Three-Dimensional Simulations of Mixing Instabilities in Supernova Explosions},
author = {N. J. Hammer and H. -Th. Janka and E. Mueller},
journal= {arXiv preprint arXiv:0908.3474},
year = {2015}
}
备注
15 pages, 8 figures, 30 eps files; significantly extended and more figures added after referee comments; accepted by The Astrophysical Journal