该论文主要探讨了Ia型超新星的形成机制，特别是通过含有薄氦层的双简并碳 – 氧白矮星合并产生Ia型超新星的机制。目前对Ia型超新星观测特性的根本原因在计算研究中尚未完全理解，其前身系统的数量和类型以及相对贡献也未知。论文提出将通过天体物理模拟软件FLASH研究核反应建模，并与一般反应网络代码TORCH进行比较，以探索氦辅助引爆实现碳引爆的不同效应，并确定FLASH中包含47同位素网络的可行性，还将使用FLASH中的Aprox47模块模拟具有薄氦层的双白矮星系统。
2016年9月14日草案版本
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具有薄氦层的双简并碳 – 氧白矮星合并：低质量白矮星产生Ia型超新星的一种机制
拉胡尔·卡什亚普
导师：罗伯特·费希尔
美国马萨诸塞州达特茅斯大学物理系
1. 摘要
Ia型超新星（SNe Ia）是现代宇宙学中最重要的工具之一。这些事件的可观测特征具有Ia型超新星特有的行为。这使我们能够校准Ia型超新星，以测量其宿主星系的距离和红移。用于此目的的经验关系已通过独立手段对附近的Ia型超新星进行了验证。然而，到目前为止，在计算研究中尚未完全理解其观测特性的根本原因。此外，我们不知道主要有多少种和什么样的系统产生它们。在存在多个前身的情况下，它们对Ia型超新星群体的相对贡献也未知。 长期以来，人们已知Ia型超新星由爆炸的白矮星形成。但是，孤立的白矮星是一个稳定的物体，因此，如果这样的碳 – 氧（C / O）白矮星要在现实情况下爆炸，二元相互作用是理论上的要求。在文献中的数值模拟中，有两个主要通道很有希望 – 单简并和双简并系统，这取决于系统是否有一个或两个白矮星。单简并系统提供了一种自然的引爆通道，即通过使白矮星质量达到其临界极限，但无法解释Ia型超新星群体的许多观测细节。双简并系统很好地解释了Ia型超新星的群体统计，但除了一些最近提出的机制（例如）外，它们很难达到引爆条件。通过在合并的白矮星中包含薄氦层，可以观察到Ia型超新星能量的范围。白矮星上的薄氦层是恒星演化的自然结果，并且在合并的最后阶段在氦层中很容易达到引爆条件。反过来，氦引爆可以通过在简并物质中聚焦和汇聚冲击波引爆来引发碳引爆（4; 5; 6; 7）。尽管这个假设很有趣，但到目前为止，除了在一维模型中（其中问题的几何形状假设可归因于引爆的原因），尚未在数值模拟中证明其有效性。 在这项工作中，我将探索氦辅助引爆（在文献中称为双引爆）的不同效应，通过这种效应可以实现碳引爆。我将使用天体物理模拟软件FLASH研究均匀介质数值模拟中核反应的建模。我将把结果中的核合成产量和核能产量与一般反应网络代码（TORCH）进行比较。我将使用迪安·汤斯利编辑的TORCH代码版本。该代码将用于找出纯粹由于氦燃烧的能量注入而导致碳引爆的可行性。为此，我将致力于在FLASH中包含47同位素网络。将47同位素网络应用于具有薄氦层的双白矮星（使用SPH数据初始化），以观察其与流体动力学耦合的效果。我将进一步研究核反应网络大小对我们结果的影响，并确定与FLASH相比，什么最小尺寸会产生显著差异。
2. 主要拟议里程碑
- 10月5日：我将介绍实施47同位素核反应网络的数学方法和基本算法。我将确定关键同位素、反应和例程。可交付成果将是关键同位素和主要反应的列表。
- 10月26日：我将交付设置反应速率、雅可比矩阵和刚性ode求解器的代码，以集成到FLASH中。
- 11月23日：我将在FLASH中展示47同位素网络模块（Aprox47）。此外，我将展示一些全局量的演变，如均匀介质模拟的总动量、总内能、累积核能。将比较torch代码（使用47同位素）和FLASH的核反应网络（使用47同位素）的核能、核合成产量和最高温度。
- 12月14日：我将使用FLASH中的Aprox47模块模拟具有薄氦层的双WD系统。双白矮星将使用SPH数据初始化。
软件：FLASH，TORCH，yt
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