Коли у найбільших зірок у Всесвіті закінчується паливо, вони вибухають як наднові, колапсуючи всередину і залишаючи після себе нейтронну зірку, чорну діру або просто повністю випаровуючись.
Що відбувається всередині вибуху, який розгортається, важко зрозуміти, і особливо це стосується так званих екзотичних наднових, найрідкісніших і найяскравіших типів зоряних вибухів.
Щоб краще зрозуміти динаміку цих рідкісних наднових, астрономи використовують потужні суперкомп’ютери для моделювання процесу. Після років реальних досліджень і мільйонів годин обчислень на суперкомп’ютерах дослідники завершили перше в історії 3D гідродинамічне моделювання екзотичних наднових у високій роздільній здатності.
Ке-Джунг Чен з Інституту астрономії та астрофізики Academia Sinica (ASIAA) на Тайвані очолював міжнародну команду і використовував суперкомп’ютери в Національній лабораторії Лоуренса Берклі та Національній астрономічній обсерваторії Японії. Свої результати вони опублікували в журналі The Astrophysical Journal.
Наднові – це яскраві та потужні вибухи, які знаменують собою кінець життя масивних зірок, і астрономи мають відносно повне уявлення про ці вибухи.
Наприклад, для більшості наднових завжди відома їхня внутрішня яскравість, і вчені змогли створити комп’ютерні моделі того, що відбувається під час вибуху наднової.
Але в останні роки великомасштабні спостереження наднових виявили рідкісні типи космічних вибухів, один з яких в десятки і сотні разів яскравіший за звичайні наднові, а інший триває надзвичайно довгий період часу. Ці рідкісні події, які називають екзотичними надновими, кидають виклик і перевертають раніше встановлені уявлення про фізику наднових.
Наднові приблизно в 100 разів яскравіші за звичайні наднові, які зазвичай зберігають свою яскравість лише від кількох тижнів до кількох місяців.
Вічно світні наднові можуть зберігати свою яскравість протягом декількох років або навіть довше. Інші екзотичні наднові демонструють нерегулярні та переривчасті зміни яскравості.
Підозрюваними в екзотичності наднових є зорі з масою, що у 80-140 разів перевищує масу Сонця. Вчені кажуть, що вивчення цих незвичайних наднових може стати ключем до розуміння еволюції наймасивніших зірок у Всесвіті.
Однак моделювання того, що відбувається під час цих потужних вибухів, є досить складним завданням, і в цій новій статті Ке-Джунг Чен та його команда зазначають, що існуючі моделі в основному обмежуються одновимірними симуляціями.
Використовуючи найсучасніші суперкомп’ютерні симуляції і мільйони годин обчислювального часу, дослідники змогли змоделювати, як турбулентні структури в надрах екзотичної наднової впливають на яскравість і структуру вибуху всієї наднової.
“Турбулентність відіграє вирішальну роль у процесі вибуху наднової, яка виникає внаслідок нерегулярного руху рідини, що призводить до складної динаміки”, – пише команда.
“Ці турбулентні структури змішують і спотворюють матерію, впливаючи на вивільнення і передачу енергії, тим самим впливаючи на яскравість і зовнішній вигляд наднової”.
Остаточний фізичний розподіл екзотичної наднової, з чотирма різними кольоровими квадрантами, що представляють різні фізичні величини: I. температуру, II. швидкість, III. густину випромінюваної енергії та IV. густину газу. (Ке-Джунг Чен/ASIAA)
Команда заявила, що для подальшого розуміння екзотичних наднових необхідні подальші дослідження, особливо з огляду на те, що проєкти дослідження наднових наступного покоління, швидше за все, виявлять більше таких подій.
Прогнозується, що телескоп Віри Рубін у Чилі відкриє три-чотири мільйони наднових за десять років спостережень у широкому діапазоні відстаней. Крім того, ширококутні місії в ближньому інфрачервоному діапазоні, такі як Римський космічний телескоп Ненсі Грейс і Euclid, виявлять ще більше цих подій.
Знання про них завдяки комп’ютерній симуляції та моделюванню допоможе покращити наше розуміння загибелі дуже масивних зірок.
Цю статтю спочатку опублікував Universe Today. Читайте оригінал статті..