English Summary:
This study explores a new methodology that combines 1-D and 3-D simulations to model nova explosions.
The early stages of the explosion are computed using the 1-D hydrodynamic code SHIVA, while the multidimensional code FLASH is used for later stages when convection extends throughout the entire envelope.
Two key physical quantities extracted from the 3-D simulations are implemented into SHIVA to complete the simulation through the late expansion and ejection stages.
This approach allows for the first time to study the effect of inverse energy cascade in nova outbursts, resulting in more massive envelopes and more violent outbursts with metallicity enhancements in agreement with observations.
Korean Summary:
이 연구에서는 1-D와 3-D 시뮬레이션을 결합하는 새로운 방법을 탐색합니다.
폭발의 초기 단계는 1-D 유동성 코드 SHIVA를 사용하여 계산되며, 전체 옥토스 층에서 전파가 확장될 때 3-D 멀티디미널 코드 FLASH를 사용합니다.
3-D 시뮬레이션에서 추출된 두 중요한 물리적 양성은 SHIVA에 구현되어 폭발의 후기 확장 및 충격파 단계를 완료합니다.
이러한 접근 방식으로는 초음속 폭발에 대한 역동성 에너지 캐스케이드의 효과를 처음으로 연구할 수 있으며, 관측에서 확인된 메탈리티티 향상을 가진 더 격렬한 폭발을 도출합니다.
Technical Terms Explanation:
* Kelvin-Helmholtz instabilities: 엘빌린-헬먼홀츠 불안정성은 물체가 이동하는 속도가 그 주변의 수평 속도보다 빠르면 발생하는 자연상태.
* Turbulence: 혼란, 특히 물리학에서는 유동성에 대한 불안정한 상태를 의미합니다.
* Convection: 전기 수축은 물질이 열로 인해 수평 방향으로 이동하는 것을 말합니다.
Related Papers or Resources:
[1] Title: “Nova Outbursts: A Review of Observational and Theoretical Developments” Author/Source: José, Jordi; Shore, Steven N.
URL: https://arxiv.
org/abs/1912.
08443v1
[2] Title: “The Physics of Novae” Author/Source: Starrfield, S.
G.
; Sparks, W.
M.
K.
; Truran, J.
H.
08443v1

arXiv:1912.08443v1 [astro-ph.SR] 18 Dec 2019 Astronomy & Astrophysics manuscript no. 321arxiv c⃝ESO 2019 December 19, 2019 123–321 Models of Classical Novae Jordi José1, 2, Steven N. Shore3, and Jordi Casanova2 1 Departament de Física, EEBE, Universitat Politècnica de Catalunya, c/Eduard Maristany 10, E-08930 Barcelona, Spain e-mail: jordi.jose@upc.edu 2 Institut d’Estudis Espacials de Catalunya, c/Gran Capità 2-4, Ed. Nexus-201, E-08034 Barcelona, Spain 3 Dipartimento di Fisica “Enrico Fermi”, Università di Pisa and INFN, Sezione di Pisa, Largo B. Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, Italy December 19, 2019 ABSTRACT High-resolution spectroscopy has revealed large concentrations of CNO and sometimes other intermediate-mass elements (e.g., Ne, Na, Mg, or Al, for ONe novae) in the shells ejected during nova outbursts, suggesting that the solar composition material transferred from the secondary mixes with the outermost layers of the underlying white dwarf during the thermonuclear runaway. Multidimen- sional simulations have shown that Kelvin-Helmholtz instabilities provide self-enrichment of the accreted envelope with material from the outermost layers of the white dwarf, at levels that agree with observations. However, the Eulerian and time-explicit nature of most multidimensional codes used to date and the overwhelming computational load have limited their applicability, and no mul- tidimensional simulation has been conducted for a full nova cycle. This paper explores a new methodology that combines 1–D and 3–D simulations. The early stages of the explosion (i.e., mass-accretion and initiation of the runaway) have been computed with the 1–D hydrodynamic code SHIVA. When convection extends throughout the entire envelope, the structures for each model were mapped into 3–D Cartesian grids and were subsequently followed with the multidimensional code FLASH. Two key physical quantities were extracted from the 3–D simulations and subsequently implemented into SHIVA, which was used to complete the simulation through the late expansion and ejection stages: the time-dependent amount of mass dredged-up from the outer white dwarf layers, and the time-dependent convective velocity profile throughout the envelope. This work explores for the first time the effect of the inverse energy cascade that characterizes turbulent convection in nova outbursts. More massive envelopes than those reported from previous models with pre-enrichment have been found. This results in more violent outbursts, characterized by higher peak temperatures and greater ejected masses, with metallicity enhancements in agreement with observations. Key words. Stars: novae, cataclysmic variables — Nuclear reactions, nucleosynthesis, abundances — Hydrodynamics — Instabilities — Turbulence — Convection 1. Introduction Multiple complementary approaches undertaken in the study of the nova phenomenon (i.e., spectroscopic determinations of chemical abundances, photometric studies of light curves, and hydrodynamic simulations of the accretion, explosion and ejec- tion stages) have paved the way for our current understanding of these cataclysmic events (see Starrfield et al. 2008, 2012, 2016, José & Shore 2008, José 2016, for reviews). The canonical sce- nario assumes a white dwarf star as the site of the explosion in a short period, stellar binary system (with orbital periods mostly ranging between 1.5 hr and 15 hr; Diaz & Bruch 1997). The low- mass stellar companion (frequently a K-M main sequence…

ARXIV : 1912.08443V1 [Astro-PH.SR] 2019 년 12 월 18 일 천문학 및 천체 물리학 원고 번호.
321ARXIV CATESO 2019 2019 년 12 월 19 일 123–321 클래식 NOVAE JORDI JOSé1, 2, Steven N.
Shore3 및 Jordi Casanova2 1 Deestament de Física, Eebe, Eebe, Universitat Politècnica de Catalunya, C/Eduard Maristany 10, E-089 Barcelona, ​​Spain e-Mail : jordi.jose@upc.edu 2 Institut d ‘Estudis espacials de catalunya, c/gran capità 2-4, ed.
Nexus-201, E-08034 바르셀로나, 스페인 3 Dipartimento di Fisica“Enrico Fermi”, Università di Pisa and Infn, Sezione di Pisa, Largo B.
Pontecorvo 3, I-56127 Pisa, 2019 년 12 월 19 일 초 추상 고해상도 분광법은 Cno와 때때로 Cno의 대규모 중과의 고소도를 밝혀 냈습니다.
(예를 들어, NE, NA, MG 또는 AL 1 NOVAE의 경우) NOVA 폭발 중에 배출 된 껍질의 껍질에서, 이는 2 차 조성물 재료가 열 핵 유리기 동안 기본 흰색 드워프의 최신 층과 함께 2 차 혼합물로 전달 된 것을 시사한다.
다중 정리 시뮬레이션은 Kelvin-Helmholtz 불안정성이 관찰과 일치하는 수준에서 백색 왜소의 가장 바깥 층에서 자료를 갖춘 accreted 외피의 자체 풍부를 제공한다는 것을 보여 주었다.
그러나 현재까지 사용 된 대부분의 다차원 코드의 Eulerian 및 시간이 개인적인 특성과 압도적 인 계산 부하는 적용 가능성을 제한했으며 전체 Nova 사이클에 대한 멘임션 시뮬레이션은 수행되지 않았습니다.
이 논문은 1 – D와 3 -D 시뮬레이션을 결합한 새로운 방법론을 탐구합니다.
폭발의 초기 단계 (즉, 런 어웨이의 질량 조정 및 시작)는 1-D 유체 역학적 코드 시바로 계산되었습니다.
대류가 전체 엔벨로프 전체에 걸쳐 확장되면, 각 모델의 구조는 3 -D 직교 그리드에 매핑 된 후 다차원 코드 플래시로 이어졌습니다.
3-D 시뮬레이션에서 두 가지 주요 물리적 수량을 추출한 후 시바 (Shiva)로 구현되었으며, 이는 후기 확장 및 배출 단계를 통해 시뮬레이션을 완료하는 데 사용되었습니다 : 외부 흰색 드워프 레이어에서 시간 의존적 대량 준설선과 시간에 따른 대류 속도 분야는 봉투 전체에 걸쳐 있습니다.
이 작업은 처음으로 Nova 폭발에서 난류 대류를 특징 짓는 역 에너지 캐스케이드의 효과를 처음으로 탐구합니다.
사전 풍부를 가진 이전 모델에서보고 된 것보다 더 큰 봉투가 발견되었습니다.
이로 인해 관측과 일치하는 금속성 향상과 함께 더 높은 피크 온도와 더 큰 배출량이 특징 인 더 폭력적인 폭발이 발생합니다.
핵심 단어.
별 : 노바, 대격변 변수 – 핵 반응, 뉴 클레오시스, 풍부 – 유체 역학 – 불안정성 – 난기류 – 대류 1.
소개 노바 현상 (즉, 화학적 풍요, 광 핵심, 및 수평성 시뮬레이션의 시뮬레이션, 수평가의 시뮬레이션, 광학적 시뮬레이션의 시뮬레이션, 광학적 연구, 광학적 연구, 광학적 연구에서 수행 된 여러 보완 적 접근법.
증기 단계)는 이러한 대격변 사건에 대한 현재의 이해를위한 길을 열어 주었다 (Starrfild et al.
2008, 2012, 2016, José & Shore 2008, José 2016 참조).
Canonical Sce-Nario는 짧은 기간 동안 폭발의 장소로 흰색 난쟁이 별을 가정합니다 (주로 1.5 시간에서 15 시간 사이의 궤도 기간).
저 질량 별 동반자 (종종 K-M 메인 시퀀스 …