2026-04-13T07:31:00Zhttps://recercat.cat/oai/request

oai:recercat.cat:2117/4485512026-01-20T08:05:53Zcom_2072_1033col_2072_452951

3D Simulations of the Convective Urca Process in Type Ia Supernova Progenitor Poca Amorós, Ferran Àrees temàtiques de la UPC::Matemàtiques i estadística Àrees temàtiques de la UPC::Física Supernovae Stellar models Type Ia supernovae Hydrodynamical simulations Astronomical simulations White dwarf stars Nucleosynthesis. Supernoves Models estel·lars Classificació AMS::85 Astronomy and astrophysics Classificació AMS::76 Fluid mechanics::76F Turbulence Les supernoves de tipus Ia són explosions termonuclears molt brillants d’estrelles, que tenen gran importància en nombroses àrees de l’astronomia. Tanmateix, els orígens d’aquests esdeveniments estan poc entesos. Un dels escenaris proposats per a explicar aquesta explosió és el d’una nana blanca d’una massa propera a la massa límit de Chandrasekhar que experimenta una combustió de carboni descontrolada al nucli. Durant els mil anys previs a l’explosió, la nana blanca passa per una fase de simmering en la qual la lenta combustió de carboni escalfa el nucli i impulsa la convecció. Un aspecte poc entès d’aquesta fase és el procés convectiu d’Urca, que vincula la convecció amb certes reaccions nuclears febles. Utilitzem el codi de baix nombre de Mach MAESTROeX per a dur a terme simulacions tridimensionals completes, necessàries per a capturar amb precisió el procés de convecció turbulenta. Presentem simulacions amb i sense les reaccions d’Urca, que han arribat a un estat estacionari. Caracteritzem els efectes del procés convectiu d’Urca sobre les pèrdues de enrgia degudes a l’emissió de neutrins, la generació d’energia nuclear, l’escalfament de l’estrella i la frontera convectiva. Les nostres troballes sobre l’estructura de la zona convectiva, els canvis composicionals i l’escalfament poden servir per informar models estel·lars unidimensionals que segueixen l’evolució a llarg termini. Las supernovas de tipo Ia son brillantes explosiones termonucleares de estrellas que resultan fundamentales en numerosas áreas de la astronomía. Sin embargo, solamente se conocen los orígenes de estos sucesos de forma limitada. Uno de los escenarios propuestos para estas explosiones es el de una enana blanca con masa cercana a la del límite de Chandrasekhar que sufre una combustión de carbono descontrolada en el núcleo. Durante los mil años previos a la explosión, la enana blanca atraviesa una fase de simmering en la que la lenta combustión de carbono calienta el núcleo y impulsa la convección. Un aspecto poco comprendido de esta fase es el proceso convectivo de Urca, que vincula la convección con ciertas reacciones nucleares débiles. Empleamos el código de bajo número de Mach MAESTROeX para realizar simulaciones 3D completas, tal como se requiere para capturar con precisión la convección turbulenta. Presentamos simulaciones con y sin las reacciones de Urca, que han alcanzado un estado estacionario. Caracterizamos los efectos que el proceso convectivo de Urca tiene sobre las pérdidas de energía debidas a la emisión de neutrinos, la generación de energía nuclear, el calentamiento de la estrella y la frontera convectiva. Nuestros hallazgos acerca de la estructura de la zona convectiva, los cambios composicionales y el calentamiento pueden utilizarse para informar modelos estelares unidimensionales que sigan la evolución durante escalas de tiempo más prolongadas. Type Ia supernovae are bright thermonuclear explosions of stars, that are important to numerous areas of astronomy. However, the origins of these events are poorly understood. One proposed setting is that of a near Chandrasekhar mass white dwarf that undergoes runaway carbon burning in the core. During the thousand years leading up to the explosion, the white dwarf undergoes a simmering phase where slow carbon burning heats the core and drives convection. A poorly understood aspect of this phase is the convective Urca process, which links convection with weak nuclear reactions. We use the low Mach number code MAESTROeX to perform full 3D simulations as is required to accurately capture the turbulent convection. We present simulations with and without the Urca reactions, which have relaxed to a steady state. We characterize the effects that the convective Urca process has on the neutrino losses, the nuclear energy generation, the heating of the star, and the convective boundary. Our findings on the structure of the convective zone, the compositional changes, and the heating can be used to inform 1D stellar models that track the longer-timescale evolution. Outgoing 2025-06-03 Bachelor thesis http://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ Open Access Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International Universitat Politècnica de Catalunya