Przejdź do głównej zawartości

Nowe badanie rzuca światło na warunki, które powodują eksplozje supernowych

Zrozumienie termojądrowych eksplozji supernowych typu Ia jest możliwe tylko dzięki modelom teoretycznym, które wcześniej nie były w stanie wyjaśnić mechanizmu powodującego wybuchy.


Jednym z kluczowych elementów tej eksplozji, obecnym praktycznie we wszystkich modelach, jest tworzenie fali naddźwiękowej, która może poruszać się szybciej, niż dźwięk i jest w stanie spalić całą materię gwiazdy, zanim rozproszy się w kosmicznej próżni.

Jednak fizyka mechanizmów odpowiedzialnych za eksplozję gwiazdy nie była do końca poznana.

Teraz zespół naukowców opracował teorię, która rzuca światło na zagadkowy proces powstawania wybuchu w sercu tych kosmicznych zdarzeń.

W badaniu naukowcy proponują istotne zrozumienie tego procesu fizycznego zarówno w gwiazdach, jak i w układach chemicznych na Ziemi. 

Badacze byli w stanie po raz pierwszy zademonstrować proces tworzenia się detonacji z powolnego poddźwiękowego płomienia, wykorzystując do tego celu zarówno eksperymenty jak i symulacje numeryczne przeprowadzone na największych superkomputerach w Stanach Zjednoczonych. Z powodzeniem zastosowali również wyniki do przewidywania warunków podczas detonacji w jednym z klasycznych teoretycznych scenariuszy wybuchu supernowej typu Ia.

Do eksplozji supernowej typu Ia dochodzi wtedy, gdy węgiel i tlen upakowane do gęstości ok. 1000 ton na centymetr sześcienny w jądrze gwiazdy płoną w szybkich reakcjach termojądrowych. Powstała eksplozja niszczy gwiazdę w ciągu kilku sekund i wyrzuca większość jej masy, emitując jednocześnie ilość energii równą energii emitowanej przez gwiazdę w ciągu całego jej życia.

Zazwyczaj, aby doszło do eksplozji, spalanie musi nastąpić w zamkniętym otoczeniu, z przeszkodami, które mogą ograniczać uwalnianie ciśnienia podczas spalania.

Wraz ze wzrostem ciśnienia powstają fale uderzeniowe, które mogą stać się silne do tego stopnia, że skompresują mieszaninę reakcyjną, zapalając ją i tworząc samopodtrzymujący się front naddźwiękowy. Gwiazdy nie mają ścian ani przeszkód, co sprawia, że powstająca detonacja jest enigmatyczna.

Zgodnie z teorią, jeżeli weźmiemy mieszaninę reakcyjną, która płonie i uwalnia energię, i pobudzimy ją do wytworzenia intensywnych turbulencji, może dojść do katastrofalnej niestabilności i gwałtownego zwiększenia ciśnienia w układzie, powodując silne wstrząsy i odpalenie detonacji.

Badaczom udało się uzyskać wgląd w podstawowe aspekty procesów fizycznych, które kontrolują wybuchy supernowych, ponieważ termojądrowe fale spalania są podobne do chemicznych fal spalania na Ziemi, gdyż są kontrolowane przez te same mechanizmy fizyczne.

Ze względu na podobieństwa, odkrycia te można zastosować do różnych naziemnych systemów spalania, w których mogą powstawać detonacje, jak w kontekście wypadków przemysłowych z udziałem wybuchów gazu.

Opracowanie:
Agnieszka Nowak

Źródło:

Popularne posty z tego bloga

Wykryto największą eksplozję w historii Wszechświata

Naukowcy badający odległą gromadę galaktyk odkryli największą eksplozję obserwowaną we Wszechświecie od czasów Wielkiego Wybuchu.

Wybuch pochodził z supermasywnej czarnej dziury w centrum odległej o setki milionów lat świetlnych stąd galaktyki. W trakcie eksplozji zostało uwolnione pięć razy więcej energii, niż przy poprzednim ówczesnym najpotężniejszym wybuchu.
Astronomowie dokonali tego odkrycia przy użyciu danych z obserwatorium rentgenowskiego Chandra i XMM-Newton, a także danych radiowych z Murchison Widefield Array (MWA) w Australii i Giant Metrewave Radio Telescope (GMRT) w Indiach.
Ten potężny wybuch został wykryty w gromadzie galaktyk Ophiuchus, która znajduje się około 390 mln lat świetlnych stąd. Gromady galaktyk to największe struktury we Wszechświecie utrzymywane razem przez grawitację, zawierające tysiące pojedynczych galaktyk, ciemną materię i gorący gaz.
W centrum gromady Ophiuchus znajduje się duża galaktyka zawierająca supermasywną czarną dziurę. Naukowcy uważają, że źró…

Odkryto najbliższą znaną „olbrzymią planetę niemowlęcą”

Nowonarodzona masywna planeta znajduje się zaledwie 100 parseków od Ziemi.

Naukowcy odkryli nowonarodzoną masywną planetę bliższą Ziemi niż jakikolwiek tego typu obiekt w podobnym wieku. Olbrzymia niemowlęca planeta, nazwana 2MASS 1155-7919 b, znajduje się w asocjacji Epsilon Chamaeleontis i leży tylko około 330 lat świetlnych od naszego Układu Słonecznego.
„Ciemny, chłodny obiekt, który znaleźliśmy, jest bardzo młody i ma zaledwie 10 mas Jowisza, co oznacza, że prawdopodobnie patrzymy na planetę niemowlęcą, być może wciąż w fazie formowania się. Chociaż zostało odkrytych wiele innych planet podczas misji Kepler i innych podobnych, prawie wszystkie z nich są planetami ‘starymi’. Obiekt ten jest jednocześnie czwartym lub piątym przykładem planety olbrzymiej krążącej tak daleko od swojej gwiazdy macierzystej. Teoretycy usiłują wyjaśnić, w jaki sposób się tam uformowały lub jak tam dotarły” – powiedziała Annie Dickson-Vandervelde, główna autorka pracy.
Do odkrycia naukowcy wykorzystali dane…

Czy rozwiązano tajemnicę ekspansji Wszechświata?

Badacz z Uniwersytetu Genewskiego rozwiązał naukową kontrowersję dotyczącą tempa ekspansji Wszechświata, sugerując, że na dużą skalę nie jest ono całkowicie jednorodne.


Ziemia, Układ Słoneczny, cała Droga Mleczna i kilka tysięcy najbliższych nam galaktyk porusza się w ogromnym „bąblu” o średnicy 250 mln lat świetlnych, gdzie średnia gęstość materii jest o połowę mniejsza niż w pozostałej części Wszechświata. Taka jest hipoteza wysunięta przez fizyka teoretyka z Uniwersytetu Genewskiego (UNIGE) jako rozwiązanie zagadki, która od dziesięcioleci dzieli społeczność naukową: z jaką prędkością rozszerza się Wszechświat? Do tej pory co najmniej dwie niezależne metody obliczeniowe osiągnęły dwie wartości różniące się o około 10% z odchyleniem, które jest statystycznie nie do pogodzenia. Nowe podejście usuwa tę rozbieżność bez korzystania z „nowej fizyki”.
Wszechświat rozszerza się od czasu Wielkiego Wybuchu, który miał miejsce 13,8 mld lat temu – propozycja po raz pierwszy przedstawiona przez b…