V-kosmose.com

Компьютерное моделирование проливает свет на хаотичную внутреннюю структуру сверхновой

Взрыв сверхновых порождает тяжелые элементы, большое количество звезд, планет и, в конечном счете, жизнь. Эти жестокие взрывы являются основой для всего сущего, что мы видим во Вселенной, но для такого фундаментального явления мы очень мало знаем о том, как и почему они взрываются.

В новом исследовании, проведенном международной командой астрофизиков, было проведено сложное компьютерное моделирование, направленное воссоздать процессы, протекающие внутри сверхновой. Как и ожидалось, динамика внутри коллапсирующей звезды очень сложна, но эта модель дает ученым понять: что происходит со сверхновой во время взрыва.

В 1987 году сверхновая (1987A) взорвалась в Большом Магеллановом Облаке, соседней карликовой галактике, находящейся на расстоянии 168000 световых лет от нас. Это событие вызвало некоторое замешательство в астрономическом сообществе. Как и многие космические явления, увиденное не совсем соответствовало теоретическим ожиданиям. При изучении расширяющегося облака мусора сверхновой, астрономы заметили, что материал, недавно выброшенный взрывом, стал смешиваться с материалом породившем звезду, который был выброшен за некоторое время до этого. Это смешение стало неожиданным, поэтому теоретическую модель необходимо было пересмотреть.

Существующая модель предполагает концентрическую, в виде оболочки, структуру дифференцированных элементов внутри звезды, которая вот-вот станет сверхновой. Когда массивная звезда проваливается под действием гравитационного сжатия (после исчерпания его термоядерное горючее в ядре), генерируется огромное количество нейтрино, которое быстро вытягивает энергию из недр звезды. Этот эффект быстрого сжатия, ускоряет нагрев.

"Это заставляет нагреваться и сжигать топливо быстрее, что в свою очередь приводит к созданию еще большего числа нейтрино и процесс выходит из-под контроля ", - говорит астрофизик У. Дэвид Арнетт из университета Аризоны.

В попытке понять этот процесс, астрофизики обратились к суперкомпьютерам за помощью. Часто, из-за технических ограничений, исследователи создает одномерную или двухмерную модель и могут лишь сделать предположения, что произойдет в трехмерной модели. В то время как, действительный процесс протекает внутри слоев сверхновой.

Арнетт работая с Кейси Микином и Натаном Смитом из университета штата Аризоны, а также с Максимом Виаллетом из  Института Астрофизики Макса-Планка, Германия, разработали полную трехмерную модель сверхновой.

"Мы по-прежнему имеем концентрические круги, с самыми тяжелыми элементами в середине и самыми легкими элементами на вершине. Но это происходит до тех пор, пока кто-то не смешает там все вокруг", - сказал Арнетт. "По мере приближения к взрыву, мы получаем потоки, которые смешивают материал воедино, в результате чего звезда  начинает «выплевывать» материал, пока не получим взрыв".

"То, что мы наблюдаем в остатках сверхновых, это выбросы звездного материала до взрыва, смешанные с материалом, выброшенным непосредственно во время взрыва. Другие модели не смогут объяснить это", - сказал он.

С помощью телескопов, таких как Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT) и Palomar Supernova Factory, наблюдающие за звездами, которые становится не стабильными, нам становится доступно больше фактов о смерти звезды.