Τρισδιάστατο μοντέλο αστρικής κατάρρευσης πυρήνα

Credit: Philipp Mösta and Sherwood Richers

Ένας τεράστιος αστρικός πυρήνας δεν διαχειρίζεται αρκετά τη μετάβαση σε μια έκρηξη σουπερνόβα, λόγω μιας μικρής "λοξής" αστάθειας στον άξονα περιστροφής του.

Τι συμβαίνει όταν τα τεράστια αστέρια καταρρέουν; 
Ένα πιθανό αποτέλεσμα είναι η κατάρρευση του πυρήνα σουπερνόβα. 
Οι αστρονόμοι μπορούν να κάνουν τις παρατηρήσεις των εν λόγω γεγονότων που μας λένε τι συμβαίνει στην επιφάνεια ενός άστρου, όταν εκρήγνυται σε σουπερνόβα, αλλά είναι πολύ πιο δύσκολο να γνωρίζουμε ποια είναι η κινητήρια δύναμη της διαδικασίας μέσα στο αστέρι, στον θερμό, πυκνό πυρήνα του.

Οι αστροφυσικοί προσπαθούν να προσομοιώσουν αυτά τα γεγονότα με βάση τις ιδιότητες των διαφόρων ειδών άστρων και με γνώση των θεμελιωδών αλληλεπιδράσεων της μάζας και της ενέργειας, ελπίζοντας, οι αστρονόμοι με έτοιμες προβλέψεις που μπορούν να ελέγξουν παρατηρησιακά δεδομένα.

Σε μια πρόσφατη δημοσίευση, από το Caltech, ο μεταδιδακτορικός υπότροφος Philipp Mosta και Christian Ott, καθηγητής της θεωρητικής αστροφυσικής, παρουσιάζει ένα τρισδιάστατο μοντέλο ενός ταχέως περιστρεφόμενου άστρου με ένα ισχυρό μαγνητικό πεδίο που βρίσκεται στο στάδιο της κατάρρευσης και έκρηξης. . . ή τουλάχιστον προσπαθεί.

Αν υποθέσουμε μια τέλεια συμμετρία γύρω από τον άξονα περιστροφής, μπορεί να δικαιολογηθεί εν μέρει ως θέμα απλοποίησης του σεναρίου, έτσι ώστε να μπορεί να προσομοιωθεί σε ένα συνηθισμένο υπολογιστή και όχι σε υπερυπολογιστή, όπου οι  τρισδιάστατες προσομοιώσεις του Mosta και του Ott απαιτούν: 20.000 επεξεργαστές για έξοδο 500 terabytes-πάνω από 500 τρισεκατομμύρια bytes, των δεδομένων που αντιπροσωπεύουν μόνο περίπου 200 χιλιοστά του δευτερολέπτου του χρόνου.

Αλλά, ο Ott λέει, "Ακόμα και σε συνεργασία με το χαρτί και το μολύβι, γράφοντας εξισώσεις και συζητώντας γι' αυτές με άλλους θεωρητικούς αστροφυσικούς, θα πρέπει να γνωρίζουμε ότι οι μικρές διαταραχές μπορεί να προκαλέσουν αστάθεια στον αστρικό πυρήνα. 

Τίποτα στη φύση δεν είναι τέλειο. 

Όπως μαθαίνουμε από αυτό το μοντέλο, ακόμη και οι μικρές ασυμμετρίες μπορεί να έχουν μια δραματική επίδραση στη διαδικασία της αστρικής κατάρρευσης και την επακόλουθη έκρηξη σουπερνόβα".

Η αστάθεια της συστροφής στην τρισδιάστατη προσομοίωση οδηγεί σε μια "ταλάντευση" του κεντρικού χωνιού του υλικού που ωθείται έξω από τον υπερ-πυκνό και ζεστό αστρικό πυρήνα, ένα αστέρι πρώτο-νετρονίων. 

"Καθώς το υλικό διαστέλλεται, τυλίγεται σε σωλήνες γύρω από τον άξονα περιστροφής του άστρου, όπως το νερό που εκτοξεύεται έντονα από τη μάνικα καθώς το αφήνουν πεσμένο στο έδαφος του κήπου», λέει ο Mosta. 

Στην τρισδιάστατη προβολή που εικονίζεται εδώ, περιοχές στις οποίες δεσπόζουν οι πιέσεις μαγνητικού πεδίου είναι κίτρινες, ενώ οι περιοχές που κυριαρχούνται από την κανονική πίεση του αστρικού αερίου είναι μπλε, κόκκινο και μαύρο.

«Μπορούμε να είμαστε πιο έξυπνοι στις προσομοιώσεις μας τώρα», λέει ο Ott. 
"Παλεύουμε με ένα πιο ενδιαφέρον, αν και λιγότερο τέλειο σύμπαν-στο ένα από αυτά, στην πραγματικότητα ζούμε μέσα του"

Το έγγραφο, "Μαγνητικός-Περιστροφικός Πυρήνας Κατάρρευσης Υπερκαινοφανών σε Τρεις Διαστάσεις," δημοσιεύτηκε στις 3 Απριλίου 2014, στο τεύχος του Astrophysical Journal Letters.

Ασύμμετρα απομεινάρια σουπερνοβα μπορεί να σηματοδοτούν μαύρες τρύπες | 
Προσομοίωση

Μέσω παρομοιώσεων συστροφής μαγνητικών πεδίων γύρω από την κατάρρευση πυρήνων μεγάλων άστρων, αστροφυσικοί από το Caltech μελέτησαν το παρελθόν αινιγματικής εμφάνισης ορισμένων διπλών λοβών από απομεινάρι νεφελώματος. Οι εν λόγω τομείς μπορεί να συμβάλουν στο σχηματισμό μαύρης τρύπας.



Έκρηξη σουπερνόβα φάνηκε σε κοντινό γαλαξία

Το φως από ένα άστρο που εκρήγνυται στο γαλαξία Messier 82 (M82) για πρώτη φορά φωτογραφήθηκε από τη Γη στις 22 Ιανουαρίου 2013. Ο γαλαξίας είναι ~ 12 εκατομμύρια έτη φωτός μακριά, ώστε η έκρηξη συνέβη περίπου 12 εκατομμύρια χρόνια πριν.




Ανακαλύφθηκαν βαρυτικά κύματα από τη Μεγάλη Έκρηξη

Αποδεικτικά στοιχεία ότι το σύμπαν επεκτάθηκε γρήγορα στα πρώτα νανοδευτερόλεπτα του έχουν βρεθεί με ένα μέσο στην Ανταρκτική: Τα βαρυτικά κύματα, τα οποία έχουν από καιρό ξεφύγει από τους αστρονόμους, είχουν εντοπιστεί, υποστηρίζει το κοσμικό μοντέλο πληθωρισμού.




Το παλαιότερο φως στο Σύμπαν - Πώς ταξίδεψε σε εμάς

Η διαδρομή των 13.4 δις χρόνων-παλαιά φωτόνια ανιχνεύθηκε από το Ευρώπαικό διαστημικό σκάφος Planck και χαρτγρφήθηκε. Η αποστολή Planck ξεκίνησε το Μάιο του 2009.

Μετάφραση: To-New-Sas

ΠΗΓΗ: phys.org