模拟揭示了恒星演化阶段的“前所未有的细节”

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左图:20 M⊙ 1D梅萨输入恒星模型的结构演化图，作为预测恒星坍缩前剩余时间的函数(以年为单位，对数标度)。蓝色是对流区，绿色是煤层气区。红色箭头表示3D模拟开始时的霓虹燃烧外壳。右上角是霓虹灯外壳的放大图。右图:放大用作3D模拟初始条件的模型。横轴是相对于3D模拟开始的时间，以秒为单位。纵轴是以108厘米为单位的半径。在色标中，对流速度的平方。异构体轮廓显示为黑线。这些线表明壳层在氖燃烧阶段经历了显著的膨胀。垂直的红色条表示流体动力学模拟的开始时间和径向范围。鸣谢:皇家天文学会月报(2023)。DOI: 10.1093/mnras/stad1572

据基尔大学：由于新的模拟技术，科学家们首次对恒星的整个演化阶段进行了3D模拟。

由基尔大学领导的一个国际研究小组利用计算机处理和模拟技术的最新进展，以前所未有的细节和现实水平研究了恒星演化的“核燃烧阶段”。

推进当前模型

我们对恒星及其生命周期的大部分科学认识来自一维模型，这些模型在准确性和所能提供的细节数量方面受到严重限制。恒星内部的复杂过程也意味着有许多不确定因素会使这些模拟不可靠。

但是，计算机模拟技术的新进展使研究人员首次能够制作整个恒星阶段的3D模拟，连续显示恒星从这个阶段的早期发展到完全耗尽的一部分。

他们的发现发表在《皇家天文学会月报》上，为恒星物理学中长期争论的问题提供了至关重要的答案。

“三维恒星演化的黎明”

主要作者、基尔大学的博士生费德里科·里祖蒂(Federico Rizzuti)说，“为了这份新出版物，我们对恒星内部进行了足够长时间的3D模拟，以观察一个完整的‘核燃烧阶段’的演变，这是以前从未做过的。

“这使我们能够详细研究核燃烧阶段是如何发展并最终消亡的，特别是核反应和恒星层湍流之间的复杂相互作用，达到了新的精确度和现实性。

“我们发现，在这个阶段，核反应非常有效，很快就耗尽了所有的燃料，也阻止了元素在恒星不同层之间的移动。我们还能够研究在这个阶段消耗和产生了什么化学元素。

“这将为我们提供恒星如何生存和死亡的新信息，以及它们在死亡时是否产生超新星爆炸、中子星和黑洞。我们的工作还表明，最终有可能用3D模型模拟恒星生命的很长一段时间，我们确信不久我们将看到更多的3D恒星模拟:这就是为什么我们称之为“3D恒星演化的黎明”"