带吸积的弱激波传播 I. 自相似解及其在失败超新星中的应用
高能天体物理现象
2018-08-29 v2 流体动力学
摘要
我们给出了在具有点质量引力场的流体静力、绝热介质中激波自相似传播的解。与著名的 Sedov-Taylor 爆炸波不同，这些解适用于激波马赫数为几的量级，且受激波流体能量不守恒而是被激波扫过的环境介质的结合能自洽修正的情况。此外，我们表明（对于给定的环境密度分布）存在一个解平滑穿过激波后流动中的声速点并导致向中心天体吸积；类比 Bondi 问题，我们提出这些解在天体物理环境中最为相关。我们将这些吸积模型应用于失败超新星，其中中子星形成并未抛射包层，但由中微子诱导的质量损失在恒星外层仍产生弱激波。我们发现自相似激波传播模型的预测与黄超巨星坍缩的数值模拟之间高度一致；自相似解再现了激波速度的整体标度、激波后速度、密度和压力的时空演化以及黑洞上的吸积率。我们的结果对失败超新星中物质的回落和抛射具有重要意义。
引用
@article{arxiv.1805.06456,
title = {Weak shock propagation with accretion. I. Self-similar solutions and application to failed supernovae},
author = {Eric R. Coughlin and Eliot Quataert and Stephen Ro},
journal= {arXiv preprint arXiv:1805.06456},
year = {2018}
}
备注
27 pages, 14 figures, ApJ accepted