面向首要原理多信使预测：将核网络耦合至 Gmunu 中的 GR 辐射-MHD
天体物理仪器与方法
2026-04-28 v2 高能天体物理现象
核理论
摘要
我们提出在 \texttt{G}eneral-relativistic \texttt{mu}ltigrid \texttt{nu}merical (\texttt{Gmunu}) 代码中实现核反应网络的新方法，这是一个用于一般相对论辐射磁力学（GRRMHD）的框架。该扩展代码在遵循欧几里得方程 conformal flatness 近似下，自�地演化核种族与流体力学、磁场及中子子辐射输运的耦合。包含四个近似核网络，使用隐式-显式 Runge-Kutta 方法积分刚性源项。通过包括保守-原始恢复、可 tabulated 的星体方程状态下的单区硅燃烧、冲击波管、声波脉冲以及 Type Ia 超新星爆破前沿的水动力学测试进行验证。这些测试确认了核反应与流体力学之间的准确耦合，使电子和核质量分数保守到机器精度。作为应用，我们进行了球对称核心坍缩超新星模拟。模型再现了标准 progenitor 的非爆炸行为，同时增强的中子子加热使冲击波复活。包含核燃烧会改变爆后组成和动力学，将硅和氧层转化为铁族核子并加强爆炸。这表明了爆炸燃烧对 ejecta 组成和冲击波演化的影响，并建立了耦合的 GR 辐射-MHD-核框架的稳定性。该实现完全兼容多维 GRMHD 模拟，代表着首个将 M1 中子子输运与完全耦合核燃烧相结合的 GRRMHD 代码。
引用
@article{arxiv.2510.12978,
title = {Toward First-Principles Multi-Messenger Predictions: Coupling Nuclear Networks with GR Radiation-MHD in {\tt Gmunu}},
author = {Patrick Chi-Kit Cheong and Christopher L. Fryer},
journal= {arXiv preprint arXiv:2510.12978},
year = {2026}
}