Počítačové modely hrají ve vědeckých objevech stále větší roli. Vše od prvních okamžiků po Velkém třesku až po potenciál pro vznik života na jiných planetách bylo cílem jakéhosi počítačového modelu. Nyní vědci z RIKEN Astrofyzikální laboratoř velkého třesku mění tento téměř všudypřítomný nástroj ve velmi násilnou událost – Supernovy typu Ia . Jejich práce nyní vyústila v přesnější pochopení účinků těchto důležitých událostí.
Supernovy typu Ia jsou typem supernov, které se vyskytují v binárních hvězdných systémech – konkrétně v systémech s a bílý trpaslík hvězda. Nakonec bílému trpaslíkovi dojde palivo pro jadernou reakci. V některých případech však může hmota z doprovodné hvězdy znovu zažehnout reakce bílého trpaslíka, což by pak mohlo způsobit útěku jaderné fúze, což by mělo za následek supernovu typu Ia a vytvoření všech přirozeně se vyskytujících těžkých prvků s atomovou hmotností větší než žehlička.
Když bílý trpaslík exploduje, vytvoří rázovou vlnu známou jako a zbytek . Je známo, že tyto zbytky se mění spolu s explozí, která je vytvořila, ale ve skutečnosti nebylo jasné, jak nebo proč.
Zde přichází na řadu počítačová simulace. Tým v RIKEN, vedený fyzikem Gillesem Ferrandem, ve skutečnosti vyvinul dva různé modely – jeden pro modelování samotné exploze supernovy a druhý pro modelování pozůstatku.
Velkolepý příklad pozůstatku supernovy.
Kredit: NASA
V rámci modelu exploze chtěl tým RIKEN ovládat dvě hlavní proměnné. První bylo, jak přesně je zažehnuta prchavá reakce, která způsobila supernovu. Druhým bylo, jak se tato exploze šíří kolabující hvězdou.
Výstupy z různých modelů vytvořených pomocí této metodologie byly poté vloženy do simulace zbytku supernovy. Dr. Ferrand a jeho tým si všimli, že existují čtyři hlavní kategorie, do kterých lze zbytky roztřídit na základě některých proměnných detailů skutečné exploze, která je zplodila.
Prvním byl počet bodů, ve kterých začíná výbuch supernovy. Dvě široké kategorie pro tuto proměnnou jsou, že exploze by začala buď na několika různých místech, nebo na více místech současně po celé hvězdě.
Druhá proměnná se zabývá konceptem známým jako deflagrace, která je definována jako „turbulentní oheň, který se pohybuje pomaleji než rychlost zvuku“. Alternativně se tyto deflagrace mohou občas přeměnit v extrémně rychle se pohybující detonaci. Deflagrační požáry jsou způsobeny explozemi, které odstartují supernovu, ale rychlost, s jakou se pohybují, by mohla mít hluboký dopad na zbytek.
Supernova G292.0+1.8. Jako většina supernov vybuchla v hostitelské galaxii – ve skutečnosti v naší. Kredit: Chandra.
Kombinace všech těchto proměnných do úplného modelu zbytků umožňuje výzkumníkům definovat čtyři odlišné typy zbytků, které jsou výsledkem čtyř různých typů explozí. Vzhledem k tomu, že zbytky jsou stále viditelné stovky let po vzniku supernovy, která je vytvořila, pochopení jejich formy a následné zpětné sledování typu supernovy, která je způsobila, by mohlo být zvláště užitečné pro pochopení frekvence různých typů hvězdných explozí.
Jednou by dokonce mohl existovat počítačový model, který dokáže přesně předpovědět, jaký druh zbytku by daná supernova vytvořila, než bude vůbec viditelný. Zní to jako dobrá následná práce pro Dr. Ferranda a jeho tým.
Další informace:
RIKEN - Simulace supernov odhalují, jak hvězdné exploze formují oblaka trosek
UT - Sluneční soustava prolétá troskami supernovy již 33 000 let
UT - Z explodující bílé trpasličí hvězdy nalezen nový pozůstatek supernovy
Hlavní obrázek:
Umělecké zobrazení pozůstatku supernovy, který vyrůstá z původní exploze a zároveň je jím tvarován.
Kredit: Ferrand et all, povolení od American Astronomical Society