Core-collapse supernovae in the hall of mirrors
Core-collapse supernovae in the hall of mirrors
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镜厅中的核心塌缩超新星
DOI：
10.1051/0004-6361/201833705
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发表时间：
2018
影响因子：
6.5
通讯作者：
Thielemann Friedrich-Karl
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Cabezn Rubn M. ;Pan Kuo-Chuan ;Liebendrfer Matthias ;Kuroda Takami ;Ebinger Kevin ;Heinimann Oliver ;Perego Albino ;Thielemann Friedrich-Karl
在三维（3D）中模拟核心坍缩超新星（SNe）与中微子输运需要大量的计算资源和一定程度的近似。本文首次采用不同的物理近似和流体力学程序对3D核坍缩SNe进行了比较研究，目的是评估流体力学程序、中微子近似、重力处理和旋转对3D核坍缩SNe模拟的影响（大象，FLASH，fGR 1和SPHYNX）结合两种不同的中微子处理，各向同性扩散源近似（IDSA）和两个时刻M1，以及三种不同的重力处理（牛顿，1D广义相对论校正和完全广义相对论）。在这项研究中讨论的其他参数包括中微子-电子散射通过一个参数化的deleptonization和rotation.ResultsThe四个代码比较在这项工作中，包括欧拉和完全拉格朗日（平滑粒子流体动力学）代码的第一次。他们在崩溃阶段和早期反弹后的整体演变中显示出10%（某些情况下为20%）的一致性。不同中微子处理的比较突出了需要进一步研究IDSA中的反中微子光度，这往往是相对较高的。我们还证明了一个更详细的重轻子中微子泄漏的要求。当与完整的广义相对论代码，包括M1传输方法相比，我们确认的中微子-电子散射的影响，在崩溃阶段，这是充分捕获的参数化去质子化计划。此外，有效的广义相对论势再现整体动力学演化正确地在所有牛顿代码。此外，我们验证了旋转辅助激波膨胀，并估计旋转场景中每个代码的整体角动量损失。
ContextModeling core-collapse supernovae (SNe) with neutrino transport in three dimensions (3D) requires tremendous computing resources and some level of approximation. We present a first comparison study of core-collapse SNe in 3D with different physics approximations and hydrodynamics codes.AimsThe objective of this work is to assess the impact of the hydrodynamics code, approximations for the neutrino, gravity treatments, and rotation on the simulation of core-collapse SNe in 3D.MethodsWe use four different hydrodynamics codes in this work (ELEPHANT, FLASH, fGR1, and SPHYNX) in combination with two different neutrino treatments, the isotropic diffusion source approximation (IDSA) and two-moment M1, and three different gravity treatments (Newtonian, 1D General Relativity correction, and full General Relativity). Additional parameters discussed in this study are the inclusion of neutrino-electron scattering via a parametrized deleptonization and the influence of rotation.ResultsThe four codes compared in this work include Eulerian and fully Lagrangian (smoothed particle hydrodynamics) codes for the first time. They show agreement in the overall evolution of the collapse phase and early post-bounce within the range of 10% (20% in some cases). The comparison of the different neutrino treatments highlights the need to further investigate the antineutrino luminosities in IDSA, which tend to be relatively high. We also demonstrate the requirement for a more detailed heavy-lepton neutrino leakage. When comparing with a full General Relativity code, including an M1 transport method, we confirm the influence of neutrino-electron scattering during the collapse phase, which is adequately captured by the parametrized deleptonization scheme. Also, the effective general relativistic potential reproduces the overall dynamic evolution correctly in all Newtonian codes. Additionally, we verify that rotation aids the shock expansion and estimate the overall angular momentum losses for each code in rotating scenarios.
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