Models of classical novae with MESA

Abstract

Classical novae are thermonuclear runaways at the envelope of a WD due to the piling up of H-rich accreted material. They have been observed to produce heavy elements during the explosion, and their role in galactical abundances for some specific elements may not be negligible. MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) code has been thoroughly studied for its application to nova explosions. Detailed know-how of nova simulations with MESA has been achieved, leading the road of future studies using this tool. Its capablities in the field have been tested, demonstrating to reach further than what has been done in previous literature. MESA has been shown to give accurate nucleosynthesis yields for solar-like accreted material without any further postprocessing up to 50 nova bursts. The dependance of the nova outburst properties with the burst number have been anayzed. However, more simulations are needed in order to extract meaningful conclusions about the role of the burst number in the properties of novae outbursts. The key role of the nuclear reaction network has been highlighted, showing that simulations of consecutive novae outbursts require nuclear reactions networks specifically tested for the work. Many nuclear reaction networks that were thoroughly tested in a single nova explosion have not been capable of properly simulating 10 consecutive outbursts. The role of convective overshoot mixing as implemented in MESA has also been tested. It has been found that as shown in previous literature, it does account for dredge up. We plan to extend this work with simulations of consecutive nova outbursts implementing convective overshoot.

Les noves clàssiques són explosions nuclears que es duen a terme a l'embolcall d'una nana blanca, degut a l'accreció de matèria rica en hidrogen. S'ha observat la producció d'elements pesats en aquest tipus d'explosions, i podrien tenir un paper important en les abundancies del elements químics a nivell galàctic. S'ha estudiat l'aplicació del codi MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) a la simulació de noves clàssiques, obtenint conèixement detallat sobre com fer aquestes simulacions i demostrant que les possibilitats d'aplicació de MESA van més enllà del que s'ha publicat fins ara. S'ha comprovat que MESA sol, sense cap tipus de postprocessat és capaç d'obtenir factors de produció de nucleosyntesi en noves fins a 50 explosions consecutives. També s'ha estudiat la dependència de varies propietats de les noves en funció del numero d'explosió. Malgrat tot, calen més simulacions per poder extreure conclusions definitives. El paper clau de la xarxa de reaccions nuclears considerada també ha estat posat de manifest, mostrant que cal pensar les xarxes específicament per aquest tipus de problemes, i que comprovar que són adequades per a una sola explosió de nova no és suficient. El paper de la implementació en 1D de les inestabilitats hidrodinamiques degudes a la convecció també s'ha estudiat, comprovant que el model utilitzat en MESA és prou bo per simular la barreja entre les capes esteriors de la nana blanca i el material accretat.