Supernovans explosion skapar tunga element, ett stort antal stjärnor, planeter och slutligen livet. Dessa brutala explosioner är grunden för allt som vi ser i universum, men för ett sådant grundläggande fenomen vet vi väldigt lite om hur och varför de exploderar.
I en ny studie utförd av ett internationellt team av astrofysiker genomfördes komplext datormodellering, som syftade till att återskapa processerna som inträffade i supernova. Som förväntat är dynamiken i kollapsningsstjärnan väldigt komplex, men den här modellen gör att forskare förstår vad som händer med en supernova under en explosion.
År 1987 exploderade en supernova (1987A) i Stora Magellanic Cloud, en närliggande dvärggalax 168.000 ljusår från oss. Denna händelse orsakade viss förvirring i det astronomiska samhället. Precis som många kosmiska fenomen, så såg han inte precis de teoretiska förväntningarna. Vid studier av det expanderande molnet av supernovaskräp har astronomer märkt att materialet, som nyligen utstöttes av explosionen, började blandas med det material som producerade stjärnan, som utstöttes någon gång tidigare. Denna förvirring var oväntad, så den teoretiska modellen behövde revideras. Den befintliga modellen antar en koncentrisk, i form av ett skal, strukturen av differentierade element inuti stjärnan, som är på väg att bli en supernova. När en massiv stjärna kollapsar under inverkan av gravitations-sammandragning (efter att ha uttömt det termonukleära bränslet i kärnan) genereras en stor mängd neutrinor, som snabbt drar energi från stjärnans inre. Denna effekt av snabb kompression, accelererar uppvärmning.
"Detta gör att det värmer upp och bränner bränsle snabbare, vilket i sin tur leder till skapandet av ännu mer neutrinoer och processen går ur kontroll", säger astrofysiker W. David Arnett från University of Arizona.
I ett försök att förstå denna process vände astrofysiker till superdatorn för hjälp. På grund av tekniska begränsningar skapar forskare ofta en endimensionell eller tvådimensionell modell och kan bara göra antaganden om vad som kommer att hända i den tredimensionella modellen. Den verkliga processen sker emellertid inuti supernovagallerna.
Arnett, som arbetar med Casey Mikin och Nathan Smith från Arizona State University, samt Maxim Wiallet från Max-Planck Institute for Astrophysics, Tyskland, utvecklade en komplett tredimensionell modell av supernova. "Vi har fortfarande koncentriska cirklar, med de tyngsta elementen i mitten och de lättaste elementen ovanpå, men det händer tills någon blandar allt där omkring", sa Arnett. "När vi närmar oss explosionen får vi strömmar som blandar materialet tillsammans, vilket gör att stjärnan spitar ut materialet tills vi får en explosion."
Modellfotografier som illustrerar förbränning av syre i ett skiktat supernovakuvert
"Det som vi ser i supernova-kvarlevorna är utstötningen av stavmaterialet före explosionen, blandat med material utstött direkt under explosionen. Andra modeller kan inte förklara detta," sa han.
Med hjälp av teleskop, som Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT) och Palomar Supernova Factory, tittar på stjärnorna som blir instabila, blir mer fakta om stjärnans död tillgängliga för oss.
