Numerical simulation of the asymmetrical supernova scenarios in the presence of an equatorial disk

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

The radiation field of a multi-dimensional plasma formation can be substantially asymmetrical. Often, the luminosity of such an object is determined using one-dimensional models with various correction factors to account for the nonsphericity. In this work, a model is presented for the determination of the luminosity of asymmetrical plasma formations based on consistent multi-dimensional radiation–hydrodynamics calculation on the example of the scenarios of supernovae with an equatorial disk. The simulations were compared with the observations of the supernova SN2009ip. The bolometric light curves were determined for the observation of this object in the disk plane and from the pole. A conclusion was made that it is impossible to describe the multi-dimensional structure of the radiation field within the framework of the one-dimensional model with correction factors and that, rather, a full three-dimensional simulation is required.

About the authors

E. M. Urvachev

Dukhov Research Institute of Automatics; National Research Centre “Kurchatov Institute”; Institute of Geosphere Dynamics, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: urvachevyegor@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 127055; Moscow, 123182; Moscow, 119334

References

  1. Erlandson R.Е., Meng С., Zetzer J.-I. // J. Spacecraft Rockets. 2004. T. 41. C. 481482.
  2. Zetser J., Poklad Y.V., Erlandson R. // Izvestiya, Phys. Solid Earth. 2021. T. 57. C. 745–760.
  3. Лосева T., Косарев И., Поклад Ю., Ляхов А., Зецер Ю., Урвачев Е. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 956.
  4. Hsu S., Moser A., Merritt Е., Adams С., Dunn J., Brockington S., Case A., Gilmore M. Lynn A., Messer S. и др. // J. Plasma Phys. 2015. T. 81. C. 345810201.
  5. Kuzenov V., Ryzhkov S., Frolko P. // IOP Publishing. 2017. T. 830. C. 012049.
  6. Rousskikh A.G., Artyomov A.P., Zhigalin A.S., Fedyunin A.V., Oreshkin V.I. // IEEE Transac. Plasma Sci. 2018. T. 46. C. 3487–3492.
  7. Крауз В., Харрасов А., Ламзин С., Додин А., Мялтон В., Ильичев И. // Физика плазмы. 2022. Т. 48. С. 506.
  8. Kuzenov V.V., Ryzhkov S.V., Varaksin A.Y. // Aerospace. 2023. T. 10. C. 662.
  9. Ryutov D., Derzon M.S., Matzen M.K. // Rev. Modern Phys. 2000. T. 72. C. 167.
  10. Haines M. // Plasma Phys. Controlled Fusion. 2011. T. 53. C. 093001.
  11. Бакшаев Ю., Брызгунов В., Вихрев В., Волобуев И., Данько С., Казаков Е., Королев В., Клир Д., Мироненко-Маренков А., Пименов В. и др. // Физика плазмы. 2014. Т. 40. С. 516–516.
  12. Rousskikh A., Zhigalin A., Oreshkin V., Labetskaya N., Chaikovsky S., Batrakov A., Yushkov G. Y., Baksht R. // Phys. Plasmas. 2014. T. 21.
  13. Болдарев А., Болховитинов E., Вичев И., Волков Г., Гасилов В., Грабовский Е., Грицук А., Данько С., Зайцев В., Новиков В. и др. // Физика плазмы. 2015. Т. 41. С. 195–199.
  14. Александров В., Грабовский Е., Грицук А., Волобуев И., Казаков Е., Калинин Ю., Королев В., Лаухин Я., Медовщиков С., Митрофанов К. и др. // Физика плазмы. 2017. Т. 43. С. 673–682.
  15. Shuvalov V., Artem’еva N., Kosarev I. // Internat. J. Impact Engineering. 1999. T. 23. C. 847–858.
  16. Nemtchinov I., Shuvalov V, Kosarev I., Artem’Eva N., Trubetskaya I., Svetsov V., Ivanov B., Loseva T., Neukum G., Hahn G. и др. // Planetary Space Sci. 1997. T. 45. C. 311–326.
  17. Losseva T., Golub A.P., Lyakhov A.N., Kosarev Lil // JETP Lett. 2016. T. 103. C. 680–686.
  18. Ripoll J.-F., Zinn J., Jeffery C.A., Colestock P.L. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2014. T. 119. C. 9196–9217.
  19. Syssoev A., ludin D., Bulatov A., Rakov V. // J. Geophys. Res.: Atmospheres. 2020. T. 125. e2019JD031360.
  20. ludin D. // Atmospheric Res. 2021. T. 256. C. 105560.
  21. Nemchinov I., Artem’ev V, Bergelson V., Khazins V., Orlova T., Rybakov V. // Shock Waves. 1994. T. 4. C. 35–40.
  22. Shuvalov V. // Shock Waves. 1999. T. 9. C. 381–390.
  23. Bychenkov V.Y., Lobok M. G. // JETP Lett. 2021. T. 114. C. 579–584.
  24. Лосева T., Урвачев E., Зецер Ю., Ляхов А., Косарев И., Поклад Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 797.
  25. Урвачев Е., Лосева, Т, Ляхов А., Зецер Ю. // Физика плазмы. 2023. Т. 49. С. 1118–1126.
  26. Sugimoto D., Nomoto К. // Space Sci. Rev. 1980. T. 25. С. 155.
  27. Bethe Н. А. // Rev. Modern Phys. 1990. T. 62. С. 801.
  28. Brown G.E., Bethe H.A., Baym G. // Nuclear Phys. A. 1982. T. 375. C. 481.
  29. Filippenko A. V. // Ann. Rev. Astron. Astrophys. 1997. T. 35. C. 309.
  30. Woosley S.E., Heger A., Weaver T.A. // Rev. Modern Phys. 2002. T. 74. C. 1015.
  31. Woosley S., Janka T. // Nature Phys. 2005. T. 1. C. 147.
  32. Janka H.-Т., Langanke K, Marek A., Martinez-Pinedo G., Muller B. // Phys. Reps. 2007. T. 442. C. 38.
  33. Blinnikov S.I., Bartunov О. // Astron. Astrophys. 1993. T. 273. C. 106.
  34. Blinnikov S., Eastman R., Bartunov О., Popolitov V., Woosley S. // Astrophys. J. 1998. T. 496. C. 454.
  35. Kozyreva A., Nakar E., Waldman R., Blinnikov S., Baklanov P. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2020. T. 494. C. 3927.
  36. Arnett W. D. // Astrophys. J. Lett. 1979. T. 230. C. L37.
  37. Leibundgut B. // Astron. Astrophys. Rev. 2000. T. 10. C. 179.
  38. Urvachev E., Shidlovski D., Tominaga N., Glazyrin S., Blinnikov S. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2021. T. 256. C. 8.
  39. Badjin D.A., Glazyrin S.I. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2021. T. 507. C. 1492–1512.
  40. Moriya T.J., Chen K.-J., Nakajima K., Tominaga N., Blinnikov S.I. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2021. T. 503. C. 1206–1213.
  41. Nagao T., Cikota A., Patat F., Taubenberger S., Bulla M., Faran T., Sand D., Valenti S., Andrews J., Reichart D. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc.: Lett. 2019. T. 489. C. L69–L74.
  42. Margutti R., Metzger B., Chornock R., Vurm I., Roth N., Grefenstette B., Savchenko V., Cartier R., Steiner J., Terreran G. и др. // Astrophys. J. 2019. T. 872. C. 18.
  43. Hoeflich P., Yang Y., Baade D., Cikota A., Maund J. R., Mishra D., Patat F, Patra К.C., Wang L., Wheeler J.С. и др. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2023. T. 520. C. 560–582.
  44. Leung S.-С., Blinnikov S., Nomoto K., Baklanov P., Sorokina E., Tolstov A. // Astrophys. J. 2020. T. 903. C. 66.
  45. Tsvetkov D.Y., Pavlyuk N., Vozyakova О., Shatsky N., Tatarnikov A., Nikiforova A., Baklanov P., Blinnikov S., Ushakova M., Larionova E. и др. // Astron. Lett. 2021. T. 47. C. 291–306.
  46. Jin H., Yoon S.-С., Blinnikov S. // Astrophys. J. 2021. T. 910. C. 68.
  47. Xiang D., Wang X., Zhang X., Sai H., Zhang J., Brink T.G., Filippenko A.V., Mo J., Zhang T., Chen Z. и др. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2023. T. 520. C. 2965.
  48. Kozyreva A., Janka H.-Т., Kresse D., Taubenberger S., Baklanov P. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2022. T. 514. C. 4173.
  49. Chugai N. // Astron. Lett. 2022. T. 48. C. 442.
  50. Glazyrin S. // Astron. Lett. 2013. T. 39. C. 221.
  51. Skinner M.A., Dolence J.C., Burrows A., Radice D., Vartanyan D. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2019. T. 241. C. 7.
  52. Gonzalez M., Audit E., Huynh P. // Astron. Astrophys. 2007. T. 464. C. 429.
  53. Just O., Obergaulinger M., Janka H.-T. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2015T. 453. C. 3386.
  54. Levermore C. // J. Quantitative Spectroscopy Radiative Transfer. 1984. T. 31. C. 149–160.
  55. Dubroca B., Feugeas J.-L. // Comptes Rendus de 1’Academie des Sciences-Series I-Mathematics. 1999. T. 329. C. 915.
  56. Turner N., Stone J. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2001. T. 135. C. 95.
  57. Krumholz M.R., Klein R.I., McKee C.F., Bolstad J. // Astrophys. J. 2007. T. 667. C. 626.
  58. Zhang W., Howell L., Almgren A., Burrows A., Dolence J., Bell J. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2012. T. 204. C. 7.
  59. Hayes J.C., Norman M.L. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2003. T. 147. C. 197.
  60. Jiang Y.-F., Stone J. M., Davis S.W. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2012. T. 199. C. 14.
  61. Urvachev E., Glazyrin S. // Mathematical Models Computer Simulations. 2022. T. 14. C. 633.
  62. Weih L., Gabbana A., Simeoni D., Rezzolla L., Sued S., Tripiccione R. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2020. T. 498. C. 3374.
  63. Urvachev E., Blinnikov S., Glazyrin S., Baklanov P. // Astron. Lett. 2022. T. 48. C. 20.
  64. Margutti R., Milisavljevic D., Soderberg A.M., Chornock R., Zauderer B., Murase K., Guidorzi C., Sanders N.E., Kuin P., Fransson С. и др. // Astrophys. J. 2013. T. 780. C. 21.
  65. Prieto J.L., Brimacombe J., Drake A., Howerton S. // Astrophys. J. Lett. 2013. T. 763. C. L27.
  66. Chevalier R. A. // Ann. Rev. Astron. Astrophys. 1977. T. 15. C. 175–196.
  67. Grasberg E., Nadezhin D. // Pisma v Astronomicheskii Zhurnal. 1986. T. 12. C. 168.
  68. Chugai N.N., Blinnikov S.I., Cumming R.J., Lundqvist P., Bragaglia A., Filippenko A.V., Leonard D.C., Matheson T., Sollerman J. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2004. T. 352. C. 1213.
  69. Woosley S.E., Blinnikov S., Heger A. // Nature. 2007. T. 450. C. 390.
  70. Chen K.-J., Woosley S., Heger A., Almgren A., Whalen D.J. // Astrophys. J. 2014. T. 792. C. 28.
  71. Woosley S. // Astrophys. J. 2017. T. 836. C. 244.
  72. Gal-Yam А. // Science. 2012. T. 337. C. 927.
  73. Chevalier R. A. // Astrophys. J. Lett. 2012. T. 752. C. L2.
  74. Pejcha О., Metzger B.D., Tomida K. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. T. 461. C. 2527.
  75. Matsumoto T., Metzger B.D. // Astrophys. J. 2022. T. 936. C. 114.
  76. Smith N., Mauerhan J.C., Prieto J.L. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2014. T. 438. C. 1191.
  77. Urvachev E., Blinnikov S., Nomoto K. // Astron. Lett. 2021. T. 47. C. 738.
  78. Baklanov P.V., Blinnikov S.L, Potashov M.S., Dolgov A.D. // JETP Lett. 2013. T. 98. C. 432.
  79. Suzuki A., Moriya T.J., Takiwaki T. // Astrophys. J. 2019. T. 887. C. 249.
  80. Liou M.-S. // J. Computational Phys. 2000. T. 160. C. 623.
  81. Pandolfi M., D’Ambrosio D. // J. Computational Phys. 2001. T. 166. C. 271.
  82. Sorokina E., Blinnikov S., Nomoto K., Quimby R., Tolstov A. // Astrophys. J. 2016. T. 829. C. 17.
  83. Moriya T.J., Sorokina E.L, Chevalier R.A. // Space Sci. Rev. 2018. T. 214. C. 1.
  84. Badjin D., Glazyrin S., Manukovskiy K., Blinnikov S. // Monthly Notices Royal Astronom. Soc. 2016. T. 459. C. 2188.
  85. Vishniac E.T. // Astrophys. J. 1983. T. 274. C. 152.
  86. Chevalier R., Blondin J. M. // Astrophys. J. 1995. T. 444. C. 312.
  87. Courant R., Friedrichs K., Lewy Я. // IBM journal of Research and Development. 1967. T. 11. C. 215.
  88. Urvachev E., Blinnikov S., Glazyrin S., Shidlovski D. // Astron. Lett. 2023. T. 49. C. 454.
  89. Evans K. F. // J. Atmospheric Sci. 1998. T. 55. C. 429.
  90. Pincus R., Evans K.F. // J. Atmospheric Sci. 2009. T. 66. C. 3131.
  91. Tominaga N., Shibata S., Blinnikov S.I. // Astrophys. J. Suppl. Ser. 2015. T. 219. C. 38.
  92. Glazyrin S., Brantov A., Rakitina M., Bychenkov V.Y. // High Energy Density Physics. 2020. T. 36. C. 100824.
  93. Brantov A. V., Rakitina M.A., Glazyrin S.I., Bychenkov V.Y. // Bulletin of the Lebedev Physics Institute. 2023. T. 50. S755.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences