Математическое моделирование высокоскоростного столкновения белых карликов — механизма взрыва сверхновых типа Ia/Iax

Сверхновые типа Ia являются не только основным источником железа, но и используются в качестве «стандартных свечей» для измерения расстояния во Вселенной. Несмотря на важность этих сверхновых, механизм их взрыва изучается до сих пор. Аппарат математического моделирования служит основным, если не единственным, инструментом для изучения подобных астрофизических феноменов. С помощью аппарата математического моделирования можно воспроизвести достаточно сложные сценарии взрыва сверхновых типа Ia. Таким сценарием является обобщённый механизм гравитационного удара, который основан на столкновении белых карликов. Математическая модель белых карликов основана на численном решении уравнений гравитационной гидродинамики с учётом адаптированного звёздного уравнения состояния. Подсеточное горение углерода реализуется в виде прямого моделирования турбулентного горения материала. Такой подход позволяет более детально и более корректно по энергетике воспроизвести горение углерода. Для исследования сценариев гравитационного удара мы используем вспомогательную одномерную постановку задачи столкновения белых карликов на основе аналитического решения задачи о распаде разрыва для вырожденного газа. Несмотря на простоту задачи, в ходе её решения мы можем получить необходимые условия для поджига углерода и его дальнейшего горения. С использованием вычислительных экспериментов на суперЭВМ при решении задач взрыва сверхновых типа Ia в полной трёхмерной постановке мы детально исследуем полученные в ходе решения одномерных задач сценарии. Выделено два основных параметра — скорость столкновения и минимальная температура белых карликов, построена экспериментальная зависимость прохождения сценариев взрыва сверхновых типа Ia/Iax при гравитационном ударе в зависимости от этих параметров.