ИСТИНА

Механизмы астрофизического нуклеосинтеза определяют распространенность ядер химических элементов в Солнечной системе и играют большую роль в процессах звездной эволюции. Математическое моделирование является основным методом исследования изменения вещества звезды в реакциях горения. Протекание этих реакций может быть представлено в виде системы обычных дифференциальных уравнений первого порядка, задающих изменение концентраций учитываемых в расчете изотопов. Каждое такое уравнение соответствует конкретному ядру и включает члены, отвечающие за наработку и расход нуклида во всех известных реакциях. Наборы этих реакций и их параметры, необходимые для интегрирования, содержатся в стандартизированных базах данных, таких как REACLIB [1]. Сложность разрешения описанных систем ОДУ заключается в их размерах (до нескольких тысяч переменных), однако благодаря высокой степени разреженности к ним применим ряд методов численного интегрирования. Другой проблемой является жесткость системы, то есть сильный разброс степеней коэффициентов линейных членов уравнений, определяемых скоростями протекания реакций. Из-за этой особенности классические явные схемы интегрирования будут давать резкие скачки погрешности, от которых невозможно избавиться путем уменьшения шага. Применение неявных схем решает данную проблему, однако ведет к повышению числа операций из-за необходимости численного разрешения алгебраических систем на каждом шагу. Системы ОДУ, описывающие изменение концентраций изотопов в астрофизических ядерных реакциях, во многом схожи с системами уравнений химической кинетики из-за большого числа переменных, разреженности и разброса коэффициентов. Для решения подобных задач в работе [2] была предложена явная схема, учитывающая высокую жесткость уравнений. В данной работе предпринимается применение описанной в [2] схемы для расчета процессов звездного горения на основе пакета астрофизической симуляции MESA (Modules for Experiments in Stellar Astrophysics) [3]. Литература: [1] R. H. Cyburt et al., ApJS 189, 240 (2010). [2] П.Е.Булатов, А.А.Белов, Н.Н.Калиткин, Препринты ИПМ им. М.В.Келдыша РАН, 173, 1-32 (2018) [3] B. Paxton et al. ApJS 192, 3 (2011).