In the present work, aspects of the explosion mechanism of Type Ia supernovae are investigated by means of numerical simulations. The canonical astrophysical model describes this class of supernovae as thermonuclear combustion of a white dwarf star consisting of carbon and oxygen. The investigation focuses on the propagation of the deflagration flame in the so-called cellular burning regime, which establishes on small scales (below the Gibson scale) as a consequence of the interplay between the Landau-Darrieus instability and a nonlinear stabilization of the flame front. A numerical method to simulate these effects is introduced and verified. The application of this method to the flame propagation in white dwarfs leads to the following results: Both the Landau-Darrieus instability and the cellular stabilization act under the conditions of thermonuclear supernova explosions. The measured characteristic quantities are consistent with theoretical expectations. In case of flame propagation into quiescent fuel no significant loss of flame stability could be observed down to fuel densities of 107 g/cm3. The interaction of the flame with a vortical fuel flow can lead to a break-down of the cellular stabilization. In this case, the flame adapts to the imprinted vortices. Thus the fundamental assumption of large-scale supernova simulations -- turbulence generation being dominated by large scales -- is confirmed. As a consequence of the presented simulations, an increased lower cutoff of the flame propagation velocity in large-scale simulations is suggested in order to take into account effects of the cellular burning regime. According to the presented simulations, a transition of the flame propagation mode from subsonic deflagration to supersonic detonation is not triggered by effects in the explored parameter space.     «

In the present work, aspects of the explosion mechanism of Type Ia supernovae are investigated by means of numerical simulations. The canonical astrophysical model describes this class of supernovae as thermonuclear combustion of a white dwarf star consisting of carbon and oxygen. The investigation focuses on the propagation of the deflagration flame in the so-called cellular burning regime, which establishes on small scales (below the Gibson scale) as a consequence of the interplay between the...     »

In der vorliegenden Arbeit werden Aspekte des Explosionsmechanismus von Typ Ia Supernovae mit Hilfe von numerischen Simulationen untersucht. Das kanonische astrophysikalische Modell beschreibt diese Klasse von Supernovae als thermonukleare Verbrennung eines aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehenden Weißen Zwerg Sterns. Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt auf der Ausbreitung der Deflagrationsflamme im sogenannten zellulären Brennregime, das sich auf kleinen Skalen (unterhalb der Gibson-Skala) infolge des Wechselspiels von Landau-Darrieus-Instabilität und einer nichtlinearen Stabilisierung der Flammenfront einstellt. Eine numerische Methode zur Simulation dieser Effekte wird vorgestellt und verifiziert. Die Anwendung dieser Methode auf die Flammenausbreitung in Weißen Zwergen führt zu folgenden Ergebnissen: Sowohl die Landau-Darrieus-Instabilität, als auch die zelluläre Stabilisierung wirken unter den Bedingungen von thermonuklearen Supernovaexplosionen. Die gemessenen charakteristischen Größen stimmen gut mit den theoretischen Erwartungen überein. Im Fall der Flammenpropagation in ruhenden Brennstoff konnte kein signifikanter Verlust an Stabilität der Flammenstruktur bis hinunter zu Brennstoffdichten von 107 g/cm3 festgestellt werden. Die Wechselwirkung der Flamme mit einem Wirbelfeld im Brennstoffbereich kann zu einem Aufbrechen der zellulären Flammenstruktur führen. In diesem Fall paßt sich die Flamme an das aufgeprägte Wirbelfeld an. Damit wird die fundamentale Annahme von großskaligen Supernovasimulationen, daß die Erzeugung von Turbulenz von den großen Skalen dominiert wird, bestätigt. Als eine Konsequenz aus den vorgestellten Untersuchungen wird ein erhöhtes unteres Limit der Flammengeschwindigkeit in den großskaligen Simulationen vorgeschlagen, um die Effekte des zellulären Brennregimes zu berücksichtigen. Ein aus empirischen Gründen favorisierter Übergang der Flammenausbreitung mit Unterschallgeschwindigkeit im Deflagrationsmodus zu einer Detonation, bei der die Flamme mit Überschallgeschwindigkeit propagiert, wird den vorgestellten Simulationen zufolge nicht durch Effekte im untersuchten Parameterraum ausgelöst.     «

In der vorliegenden Arbeit werden Aspekte des Explosionsmechanismus von Typ Ia Supernovae mit Hilfe von numerischen Simulationen untersucht. Das kanonische astrophysikalische Modell beschreibt diese Klasse von Supernovae als thermonukleare Verbrennung eines aus Kohlenstoff und Sauerstoff bestehenden Weißen Zwerg Sterns. Der Schwerpunkt der Untersuchung liegt auf der Ausbreitung der Deflagrationsflamme im sogenannten zellulären Brennregime, das sich auf kleinen Skalen (unterhalb der Gibson-Skala)...     »