Symulacje supernowych pokazują, jak gwiezdne eksplozje kształtują obłoki pozostałości
Astronomowie są obecnie w stanie lepiej interpretować obserwacje pozostałości po supernowych dzięki komputerowym symulacjom tych zdarzeń kataklizmicznych wykonanym przez astronomów z RIKEN.
Kiedy pewne typy gwiazd umierają, gasną w blasku chwały – w niewiarygodnie potężnej eksplozji znanej jako supernowa. Jedna z ich najczęstszych form to supernowa typu Ia, wywodząca się od zwartej gwiazdy – białego karła – która wypaliła już swoje paliwo wodorowe. Materia przepływająca z gwiazdy towarzyszącej może zapoczątkować gwałtowną reakcję syntezy jądrowej w karle, wywołując potężną pożogę, w wyniku której powstaje wiele cięższych pierwiastków we Wszechświecie. Są one wyrzucane na zewnątrz w postaci świecącego obłoku zwanego pozostałością, który nosi ślady eksplozji.
Gilles Ferrand z RIKEN Astrophysical Big Bang Laboratory wraz z kolegami z Japonii i Niemiec opracowuje trójwymiarowe symulacje komputerowe, które odtwarzają supernowe. Ich symulacje składają się z dwóch etapów: pierwszy z nich modeluje sam wybuch supernowej, podczas gdy drugi wykorzystuje to jako dane wejściowe do modelu pozostałości po supernowej. Naszym celem jest zbadanie, w jaki sposób różne warunki eksplozji powodują powstawanie pozostałości o charakterystycznych kształtach i składzie, podobnych do tych, które obserwujemy w naszej galaktyce – wyjaśnia Ferrand.
Najnowsze symulacje zespołu naukowców koncentrują się na dwóch aspektach supernowych: jak dochodzi do zapłonu wewnątrz białego karła i jak spalanie rozrywa gwiazdę. Zapłon może rozpocząć się w zaledwie kilku miejscach wewnątrz białego karła, lub może być wywołany w wielu punktach jednocześnie. Tymczasem spalanie może być deflagracją – burzliwym ogniem, który porusza się wolniej niż lokalna prędkość dźwięku – lub deflagracją, po której następuje naddźwiękowa detonacja.
Zestawiając te opcje na różne sposoby, badacze stworzyli cztery modele pozostałości po supernowej. Każdy model ma swoje charakterystyczne właściwości, mówi Ferrand. Na przykład, supernowa z małą ilością punktów zapłonu i wybuchem deflagracyjnym dała pozostałość z symetryczną otoczką, która była przesunięta od centrum eksplozji. Dla kontrastu, symulacja obejmująca kilka punktów zapłonu i detonację dała pozostałość, w której połowa zewnętrznej otoczki była dwa razy grubsza od drugiej połowy. Pozostałość z symulacji deflagracji charakteryzowała się również nieoczekiwanymi „szwami” gęstszej materii.
Wyniki te sugerują, że najlepszym czasem na zobaczenie odcisku supernowej na jej pozostałości jest okres około 100-300 lat po wybuchu. Odcisk ten jest widoczny dłużej w supernowych z mniejszą liczbą punktów zapłonu, a wszystkie pozostałości w symulacjach stały się sferyczne w ciągu 500 lat. Wyniki te będą pomocne astronomom w interpretacji obserwacji pozostałości po supernowych.
Opracowanie:
Agnieszka Nowak
Źródło:
