We substantially update the capabilities of the open-source software instrument Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA). MESA can now simultaneously evolve an interacting pair of differentially rotating stars undergoing transfer and loss of mass and angular momentum, greatly enhancing the prior ability to model binary evolution. New MESA capabilities in fully coupled calculation of nuclear networks with hundreds of isotopes now allow MESA to accurately simulate the advanced burning stages needed to construct supernova progenitor models. Implicit hydrodynamics with shocks can now be treated with MESA, enabling modeling of the entire massive star lifecycle, from pre-main-sequence evolution to the onset of core collapse and nucleosynthesis from the resulting explosion. Coupling of the GYRE non-adiabatic pulsation instrument with MESA allows for new explorations of the instability strips for massive stars while also accelerating the astrophysical use of asteroseismology data. We improve the treatment of mass accretion, giving more accurate and robust near-surface profiles. A new MESA capability to calculate weak reaction rates "on-the-fly" from input nuclear data allows better simulation of accretion induced collapse of massive white dwarfs and the fate of some massive stars. We discuss the ongoing challenge of chemical diffusion in the strongly coupled plasma regime, and exhibit improvements in MESA that now allow for the simulation of radiative levitation of heavy elements in hot stars. We close by noting that the MESA software infrastructure provides bit-for-bit consistency for all results across all the supported platforms, a profound enabling capability for accelerating MESA's development.

PLATO 2.0 has recently been selected for ESA's M3 launch opportunity (2022/24). Providing accurate key planet parameters (radius, mass, density and age) in statistical numbers, it addresses fundamental questions such as: How do planetary systems form and evolve? Are there other systems with planets like ours, including potentially habitable planets? The PLATO 2.0 instrument consists of 34 small aperture telescopes (32 with 25 sec readout cadence and 2 with 2.5 sec candence) providing a wide field-of-view (2232 deg2) and a large photometric magnitude range (4-16 mag). It focusses on bright (4-11 mag) stars in wide fields to detect and characterize planets down to Earth-size by photometric transits, whose masses can then be determined by ground-based radial-velocity follow-up measurements. Asteroseismology will be performed for these bright stars to obtain highly accurate stellar parameters, including masses and ages. The combination of bright targets and asteroseismology results in high accuracy for the bulk planet parameters: 2%, 4-10% and 10% for planet radii, masses and ages, respectively. The planned baseline observing strategy includes two long pointings (2-3 years) to detect and bulk characterize planets reaching into the habitable zone (HZ) of solar-like stars and an additional step-and-stare phase to cover in total about 50% of the sky. PLATO 2.0 will observe up to 1,000,000 stars and detect and characterize hundreds of small planets, and thousands of planets in the Neptune to gas giant regime out to the HZ. It will therefore provide the first large-scale catalogue of bulk characterized planets with accurate radii, masses, mean densities and ages. This catalogue will include terrestrial planets at intermediate orbital distances, where surface temperatures are moderate. Coverage of this parameter range with statistical numbers of bulk characterized planets is unique to PLATO 2.0.

We update the capabilities of the software instrument Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA) and enhance its ease of use and availability. Our new approach to locating convective boundaries is consistent with the physics of convection, and yields reliable values of the convective-core mass during both hydrogen- and helium-burning phases. Stars with become white dwarfs and cool to the point where the electrons are degenerate and the ions are strongly coupled, a realm now available to study with MESA due to improved treatments of element diffusion, latent heat release, and blending of equations of state. Studies of the final fates of massive stars are extended in MESA by our addition of an approximate Riemann solver that captures shocks and conserves energy to high accuracy during dynamic epochs. We also introduce a 1D capability for modeling the effects of Rayleigh–Taylor instabilities that, in combination with the coupling to a public version of the radiation transfer instrument, creates new avenues for exploring Type II supernova properties. These capabilities are exhibited with exploratory models of pair-instability supernovae, pulsational pair-instability supernovae, and the formation of stellar-mass black holes. The applicability of MESA is now widened by the capability to import multidimensional hydrodynamic models into MESA. We close by introducing software modules for handling floating point exceptions and stellar model optimization, as well as four new software tools—, -Docker, , and mesastar.org—to enhance MESA’s education and research impact.

We update the capabilities of the open-knowledge software instrument Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA). RSP is a new functionality in MESAstar that models the non-linear radial stellar pulsations that characterize RR Lyrae, Cepheids, and other classes of variable stars. We significantly enhance numerical energy conservation capabilities, including during mass changes. For example, this enables calculations through the He flash that conserve energy to better than 0.001 %. To improve the modeling of rotating stars in MESA, we introduce a new approach to modifying the pressure and temperature equations of stellar structure, and a formulation of the projection effects of gravity darkening. A new scheme for tracking convective boundaries yields reliable values of the convective-core mass, and allows the natural emergence of adiabatic semiconvection regions during both core hydrogen- and helium-burning phases. We quantify the parallel performance of MESA on current generation multicore architectures and demonstrate improvements in the computational efficiency of radiative levitation. We report updates to the equation of state and nuclear reaction physics modules. We briefly discuss the current treatment of fallback in core-collapse supernova models and the thermodynamic evolution of supernova explosions. We close by discussing the new MESA Testhub software infrastructure to enhance source-code development.

We update the capabilities of the open-knowledge software instrument Modules for Experiments in Stellar Astrophysics (MESA). The new auto_diff module implements automatic differentiation in MESA, an enabling capability that alleviates the need for hard-coded analytic expressions or finite difference approximations. We significantly enhance the treatment of the growth and decay of convection in MESA with a new model for time-dependent convection, which is particularly important during late-stage nuclear burning in massive stars and electron degenerate ignition events. We strengthen MESA's implementation of the equation of state, and we quantify continued improvements to energy accounting and solver accuracy through a discussion of different energy equation features and enhancements. To improve the modeling of stars in MESA we describe key updates to the treatment of stellar atmospheres, molecular opacities, Compton opacities, conductive opacities, element diffusion coefficients, and nuclear reaction rates. We introduce treatments of starspots, an important consideration for low-mass stars, and modifications for superadiabatic convection in radiation-dominated regions. We describe new approaches for increasing the efficiency of calculating monochromatic opacities and radiative levitation, and for increasing the efficiency of evolving the late stages of massive stars with a new operator split nuclear burning mode. We close by discussing major updates to MESA's software infrastructure that enhance source code development and community engagement.