.
Nors intensyvūs magnetiniai laukai jau seniai laikomi galingiausio supernovos priežastimi, astrofizikai sukūrė magnetinio lauko kompiuterinį modelį, parodydami, kas vyksta miršta žvaigždėje, kol ji tampa erdvės monstru.
Kai masyvios žvaigždės miršta, jos sprogsta. Tačiau kartais tokios žvaigždės labai stipriai sprogsta ir sukuria vieną iš galingiausių sprogimų stebimoje visatoje.
Kai masyvi žvaigždė išeikvoja savo vandenilio kuro tiekimą, stiprus gravitacija branduolyje sukelia laipsnišką jos masyvesnių elementų susiliejimą. Kosminėje skalėje šis procesas yra greitas. Bet kai atsiranda sintezė su geležimi, procesas staiga sustoja. Termobranduolinė reakcija branduolyje sustoja, o sunkio jėga siekia jį visiškai sunaikinti.
Vos per vieną sekundę žvaigždės šerdis yra smarkiai suspausta, o skersmuo sumažėja nuo 1000 iki 10 mylių, todėl atsiranda tikrai gigantiškos smūginės bangos, dėl kurių žvaigždė išsiskiria. Trumpai tariant, taip atsitinka: žvaigždė išeikvoja savo kuro, suspaudimo, smūgio bangas, didžiulį sprogimą. Visa tai lieka sparčiai besiplečiantis karšto dujų debesis ir maža neutronų žvaigždė, spinanti greitai ten, kur buvo branduolys.
Šis modelis yra suprantamas ir tinkamas paaiškinti, kaip miršta didžiulės žvaigždės. Tačiau kartais tolimiausiuose visatos kampuose astronomai pastebi žvaigždžių, kurių galia gerokai viršija tai, ką galima paaiškinti tradiciniais supernovos modeliais, sprogimus. Tokie sprogimai vadinami gama spinduliuotėmis, ir manoma, kad jų atsiradimą sukelia ypatinga supernovos veislė, Hypernova. Be to, kad Hypernova yra pavadintas pagal „Marvel“ komiksų filmo piktadarį, tai taip pat yra magnetinio intensyvumo įkūnija. Masyvios žvaigždės šerdies žlugimas ne tik lemia spartų jos tankio padidėjimą. Žvaigždė ir toliau sukasi, ir, kaip ir slidinėjimo treniruoklis, kuris paspaudžia rankas į save, kol sukasi, žlugimo žlugimo žvaigždė pradeda „atsipalaiduoti“ greitai. Kartu su sukimu, turbulentinės srovės perkaitintos plazmos ir žvaigždės magnetinio lauko emisijose tampa labai koncentruotos.
Hypernova žvaigždė, sudaranti 2 gama purkštukus (menininko nuomone)
Iki šiol supernovos branduolio žlugimo padariniai buvo laikomi pakankamai gerai ištyrinėtais - teoriškai, bet patvirtinti supernovos stebėjimais. Tačiau iki šiol hipernovos (ir gama sprogimo) mechanizmas nebuvo visiškai ištirtas.
Naudojant simuliaciją viename iš galingiausių planetos kompiuterių, tarptautinė mokslininkų komanda žlugimo metu sukūrė hipernovos pagrindinį modelį, po sekundės po sprogimo. Ir tai, ką jie atrado, gali padėti išsiaiškinti gama spindulių sprogimų paslaptį.
Manoma, kad didelę gama spindulių sprogimo energiją sukelia kažkas, kas vyksta masyvios žvaigždės šerdyje, kai jis žlugo ir transformuojasi į supernovą. Kažkas, kuri išstumia medžiagą ir energiją priešinga kryptimi, sudaro du labai koncentruotus (arba kolimizuotus) purkštukus, išsiveržiančius iš supernovos magnetinių polių. Šie purkštukai yra tokie intensyvūs, kad jei vienas iš jų yra nukreiptas į Žemę, tuomet iš jo atsirandanti spinduliuotė sukels įspūdį, kad ją sukelia daug stipresnis sprogimas nei paprastos supernovos sprogimas. „Mes stengėmės rasti pagrindinį mechanizmą, pagrindinį įrankį ir išsiaiškinti, kodėl žvaigždės žlugimas gali sukelti tokių purkštukų formavimąsi“, - sakė Ericas Schnetteras iš Waterloo, Ontarijo teorinio fizikos instituto, kuris sukūrė mirties modelio modeliavimo modelį. žvaigždės
Norėdami suprasti, kodėl šie purkštukai yra tokie galingi, įsivaizduokite, kad ant žemės pritvirtinta dinamitinė lazda, ant kurios buvo pritvirtintas patrankos kamuolys. Kai dinamitas sprogsta, bus didelis garsas, ir galbūt iš jo išliks nedidelis rūkymo piltuvas. Bet patrankos kamuolys yra mažai tikėtina, kad skristų toli. Labiausiai tikėtina, kad šiek tiek pakilkite ir įstumkite į piltuvą. Bet jei įdėjote tą patį dinamitą į metalinį vamzdį, uždarykite vieną galą ir ritinėlį atidarykite - sprogimo metu visa energija bus sutelkta atvirame vamzdžio gale, o šerdis nuskris šimtus metrų.
Analogiškai su dinamitu, didžioji dalis hipernovos energijos yra koncentruota dviejuose purkštuvuose, kurie yra magnetinių „vamzdžių“ viduje. Todėl, kai matome į mus nukreiptą purkštuvą, atrodo, kad jis daug kartų yra šviesesnis (ir galingesnis), nei jos komponentų ryškumas būtų, jei jo energijos supernova būtų išleista visomis kryptimis. Tai yra gama spinduliuotės sprogimas.
Tačiau tokių purkštukų formavimo procesas buvo beveik nesuprantamas. Tačiau modeliavimas „Blue Waters“ superkompiuteryje, esančiame Ilinojaus universiteto Nacionaliniame superkompiuterių programų centre „Urbana-Champaign“, kuris truko 2 savaites, atskleidė itin stiprią dinamiką, kurią sukėlė turbulencija, o tai tikriausiai yra visų šios priežasties priežastis. „Dinamo pagalba mažos magnetinės struktūros patenka į masyvią žvaigždę ir virsta vis didesnėmis magnetinėmis struktūromis, būtinomis hipernovos ir ilgų gama spinduliuotės formų susidarymui“, - sakė pirmasis studijos autorius Kalifornijos universiteto doktorantas Phillip Mosta. žurnale „Nature“. „Tai pradeda visą procesą.“
„Ilgą laiką manoma, kad tai įmanoma. Ir dabar taip pat parodėme. “
Atkūrus nedidelės mirties žvaigždės šerdies struktūrą žlugimo metu, mokslininkai pirmą kartą parodė, kad mechanizmas, vadinamas „magnetiniu rotaciniu nestabilumu“, gali sukelti stiprias magnetines sąlygas hipernovos šerdyje, kurios prisideda prie galingų purkštukų susidarymo.
Yra žinoma, kad skirtingi žvaigždės sluoksniai sukasi skirtingu greičiu. Net mūsų saulė sukasi skirtingai. Kai masyvios žvaigždės šerdis žlunga, diferencinis sukimas sukelia stiprų nestabilumą, sukeldamas turbulenciją, kuri paverčia magnetinius laukus į galingus magnetinius srautus. Toks greitas išlygiavimas išilgai vienos linijos pagreitina žvaigždės plazmą, kuri, savo ruožtu, padidina magnetinio lauko sukimąsi kvadratais (tai yra 1 su 15 nuliais). Šis užburtas ratas leidžia greitai išlaisvinti medžiagą iš magnetinių polių ir sukelia hipernovos ir gama spinduliuotės sprogimo mechanizmą.
Dauguma mano, kad tokia situacija yra panaši į tai, kaip galinga uraganai formuojasi Žemės atmosferoje. Maži turbulentiniai srautai susilieja į vieną didelį cikloną. Todėl hipernova gali būti laikoma „idealiu audra“, kai nedidelis turbulencija žlugimo šerdyje sukuria galingus magnetinius laukus, kurie, savo ruožtu, tinkamomis sąlygomis sukelia intensyvius medžiagų purkštukus. „Mes atlikome pirmąjį didelio masto šio proceso modeliavimą labai didelėje rezoliucijoje, kuri rodo didelės pasaulinės srities formavimąsi iš išskirtinai turbulentų“, - sakė dauguma. „Simuliacija taip pat parodo magnetonų ir neutronų žvaigždžių su labai stipriu magnetiniu lauku formavimo mechanizmą, kuris gali sukelti ypatingą labai ryškios supernovos klasę.“
Nors pats įdomu ištirti galingiausius sprogimus visatoje, šis tyrimas taip pat gali padėti suprasti, kaip buvo suformuoti kai kurie sunkiausi mūsų Visatos elementai.
