Крупномасштабная конвекция в гравитационном коллапсе с переносом нейтрино в двумерных и трехмерных моделях на подробных сетках

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

Рассматривается задача о гравитационном коллапсе ядра массивной звезды с учетом переноса нейтрино в диффузионном приближении с ограничением потоков. Для уменьшения расчетной области многомерной задачи на неподвижной расчетной сетке рассматривается ядро звезды, уже находящееся на стадии коллапса. Поскольку стадия коллапса затянута по времени в сравнении с газодинамическим временем для формирующейся протонейтронной звезды, мы рассматриваем математическую задачу для начальной конфигурации, находящейся в равновесии, и пренебрегли начальной радиальной скоростью. Давление длительное время на стадии коллапса обеспечивают релятивистские вырожденные электроны, поэтому связь давления с плотностью в начальной конфигурации описывается политропным уравнением состояния с показателем политропы \(n = 3\). Целью данной работы является проверка гипотезы о независимости крупномасштабной конвекции от 2D и 3D геометрии математической задачи и параметров вычислительной сетки, а также от выбора начальной стадии гравитационного коллапса. Масштаб конвекции определяется размером области спадающей энтропии с потерями нейтрино, т.е. неравновесной нейтронизацией, и присутствием слабого начального вращения.

Об авторах

А. Г. Аксенов

Институт автоматизации проектирования РАН

Email: aksenov@icad.org.ru
Россия, Москва

В. М. Чечеткин

Институт автоматизации проектирования РАН; Институт прикладной математики РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: aksenov@icad.org.ru
Россия, Москва; Россия, Москва

Список литературы

  1. K. Nomoto and M. Hashimoto, Phys. Rep. 163(1–3), 13 (1988), https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/0370157388900324.
  2. D. K. Nadezhin, Astrophys. Space Sci. 49, 399 (1977).
  3. V. S. Imshennik and D. K. Nadezhin, Sov. Sci. Rev. Sect. E 8(1), 1 (1989).
  4. W. A. Fowler and F. Hoyle, Astrophys. J. Suppl. 9, 201 (1964).
  5. H. A. Bethe, Rev. Modern Physics 62, 801 (1990).
  6. H.-T. Janka, K. Langanke, A. Marek, G. Martínez-Pinedo, and B. Müller, Phys. Rep. 442, 38 (2007), arXiv:astro-ph/0612072.
  7. V. S. Imshennik and D. K. Nadezhin, Sov. J. Experim. Theoret. Phys. 36, 821 (1973).
  8. M. Herant, W. Benz, W. R. Hix, C. L. Fryer, and S. A. Colgate, Astrophys. J. 435, 339 (1994), arXiv:astro-ph/9404024.
  9. A. Burrows, J. Hayes, and B. A. Fryxell, Astrophys. J. 450, 830 (1995), arXiv:astro-ph/9506061.
  10. J. W. Murphy and C. Meakin, Astrophys. J. 742(2), id.74 (2011), arXiv:1106.5496 [astro-ph.SR].
  11. J. C. Dolence, A. Burrows, and W. Zhang, Astrophys. J. 800(1), id.10 (2015), arXiv:1403.6115 [astro-ph.SR].
  12. S. M. Couch and C. D. Ott, Astrophys. J. 778, id.L7 (2013), arXiv:1309.2632 [astro-ph.HE].
  13. A. Wongwathanarat, E. Müller, and H.-T. Janka, Astron. and Astrophys. 577, id.A48 (2015), arXiv:1409.5431 [astro-ph.HE].
  14. S. M. Couch and C. D. Ott, Astrophys. J. 799(1), id.5 (2015), arXiv:1408.1399 [astro-ph.HE].
  15. D. Radice, C. D. Ott, E. Abdikamalov, S. M. Couch, R. Haas, and E. Schnetter, Astrophys. J. 820(1), id.76 (2016), arXiv:1510.05022 [astro-ph.HE].
  16. A. Burrows and D. Vartanyan, Nature 589, 29 (2021), a-rXiv:2009.14157 [astro-ph.SR].
  17. V. M. Chechetkin, S. D. Ustyugov, A. A. Gorbunov, and V. I. Polezhaev, Astron. Letters 23, 30 (1997).
  18. I. V. Baikov, V. M. Suslin, V. M. Chechetkin, V. Bychkov, and L. Stenflo, Astron. Rep. 51, 274 (2007).
  19. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 60, 655 (2016).
  20. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 62, 251 (2018).
  21. V. M. Chechetkin and A. G. Aksenov, Phys. Atomic Nuclei 81, 128 (2018).
  22. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 65, 916 (2021).
  23. V. M. Suslin, S. D. Ustyugov, V. M. Chechetkin, and G. P. Churkina, Astron. Rep. 45, 241 (2001).
  24. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 56, 193 (2012).
  25. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 58, 442 (2014).
  26. I. V. Baikov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 48, 229 (2004).
  27. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 63, 900 (2019).
  28. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 62, 834 (2018).
  29. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 66, 1 (2022).
  30. R. M. Bionta, G. Blewitt, C. B. Bratton, D. Casper, and A. Ciocio, Phys. Rev. Letters 58, 1494 (1987).
  31. K. Hirata, T. Kajita, M. Koshiba, M. Nakahata, and Y. Oyama, Phys. Rev. Letters 58, 1490 (1987).
  32. E. N. Alekseev, L. N. Alekseeva, V. I. Volchenko, and I. V. Krivosheina, Sov. J. Experim. Theoret. Phys. Letters 45, 589 (1987).
  33. R. Schaeffer, Y. Declais, and S. Jullian, Nature 330, 142 (1987).
  34. J. Larsson, C. Fransson, D. Alp, P. Challis, et al., Astrophys. J. 886, id.147 (2019), arXiv:1910.09582 [astro-ph.HE].
  35. J. E. Reynolds, D. L. Jauncey, L. Staveley-Smith, A. K. Tzi-oumis, et al., Astron. and Astrophys. 304, 116 (1995).
  36. S. E. Boggs, F. A. Harrison, H. Miyasaka, B. W. Grefenstette, et al., Science 348(6235), 670 (2015).
  37. A. A. Baranov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 55, 525 (2011).
  38. V. S. Imshennik and O. G. Ryazhskaya, Astron. Letters 30, 14 (2004), astro-ph/0401613.
  39. V. S. Imshennik and D. V. Popov, Astron. Letters 28, 465 (2002).
  40. A. G. Aksenov, E. A. Zabrodina, V. S. Imshennik, and D. K. Nadezhin, Astron. Letters 23, 677 (1997).
  41. M. V. Popov, A. A. Filina, A. A. Baranov, P. Chardonnet, and V. M. Chechetkin, Astrophys. J. 783, id.43 (2014).
  42. G. S. Bisnovatyi-Kogan, Astronomicheskii Zhurnal 47(8), 813 (1970).
  43. G. S. Bisnovatyi-Kogan, S. G. Moiseenko, and N. V. Ardelyan, Phys. Atomic Nuclei 81, 266 (2018), -arXiv:1903.12628 [astro-ph.HE].
  44. O. G. Ryazhskaya, Physics Uspekhi 49, 1017 (2006).
  45. B. J. Owen, L. Lindblom, and L. S. Pinheiro, Astrophys. J. 935, id.L7 (2022), arXiv:2206.01168 [gr-qc].
  46. A. G. Aksenov and V. M. Chechetkin, Astron. Rep. 57, 498 (2013).
  47. S. L. Shapiro and S. A. Teukolsky, Black Holes, White Dwarfs and Neutron Stars: The Physics of Compact Objects (New York, Wiley: A Wiley-Interscience Publ., 1986).
  48. M. V. Sazhin, S. D. Ustyugov, and V. M. Chechetkin, J. Experim. Theor. Phys. 86(4), 629 (1998).
  49. S. W. Bruenn, Astrophys. J. Suppl. 58, 771 (1985).
  50. G. S. Bisnovatyi-Kogan, Astrophysics 55(3), 387 (2012), arXiv:1203.0997 [astro-ph.HE].
  51. A. G. Aksenov, Universe 8, 372 (2022).
  52. A. G. Aksenov, Comp. Math. and Math. Physics 55, 1752 (2015).
  53. G. Vereshchagin and A. Aksenov, Relativistic Kinetic Theory With Applications in Astrophysics and Cosmology (Cambridge University Press, 2017).
  54. A. G. Aksenov, V. F. Tishkin, and V. M. Chechetkin, Math. Models Computer Simulations 11, 360 (2019).
  55. C. W. Gear, Numerical initial value problems in ordinary differential equations (Upper Saddle River, NJ United States: Prentice Hall PTR, 1971).
  56. A. G. Aksenov, Astron. Letters 25, 185 (1999).
  57. A. G. Aksenov and S. I. Blinnikov, Astron. and Astrophys. 290, 674 (1994).
  58. A. G. Aksenov, S. I. Blinnikov, and V. S. Imshennik, Astron. Rep. 39, 638 (1995).
  59. P. Ledoux, Astrophys. J. 105, 305 (1947).
  60. Г. С. Бисноватый-Коган, Физические вопросы теории звездной эволюции (М.: Наука, 1989).
  61. M. A. Skinner, J. C. Dolence, A. Burrows, D. Radice, and D. Vartanyan, Astrophys. J. Suppl. 241, id.7 (2019).
  62. S. Chandrasekhar and N. R. Lebovitz, Astrophys. J. 138, 185 (1963).
  63. K. Abe, P. Adrich, H. Aihara, R. Akutsu, et al., Astrophys. J. 916, id.15 (2021).
  64. H. Nagakura, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 500, 319 (2021), arXiv:2008.10082 [astro-ph.HE].
  65. H. Nagakura, A. Burrows, and D. Vartanyan, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 506, 1462 (2021), ar-Xiv:2102.11283 [astro-ph.HE].
  66. D. Vartanyan, M. S. B. Coleman, and A. Burrows, Monthly Not. Roy. Astron. Soc. 510, 4689 (2022), arX-iv:2109.10920 [astro-ph.SR].

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2.

Скачать (119KB)
Метаданные
3.

Скачать (144KB)
Метаданные
4.

Скачать (32KB)
Метаданные
5.

Скачать (792KB)
Метаданные

© А.Г. Аксенов, В.М. Чечеткин, 2023

Данный сайт использует cookie-файлы

Продолжая использовать наш сайт, вы даете согласие на обработку файлов cookie, которые обеспечивают правильную работу сайта.

О куки-файлах