Od płomyczka do wybuchu supernowej


Obraz przedstawia cztery etapy propagacji płomienia: na początku płomień przesuwa się z prędkością poddźwiękową w kierunku na zewnątrz. Jeśli płomień przekroczy zieloną linię dochodzi do detonacji. Niebieski kontur oznacza przejście między konwekcyjnym jądrem a izotermiczną warstwą zewnętrzną. Kolorem oznaczono tempo spalania produktów. Źródło: Aaron Jackson

Grupa badaczy, która zaczęła od analizy zachowania się niewielkich płomieni w laboratorium, zyskała kilka wskazówek dotyczących gigantycznych sił napędzających wybuch supernowych typu Ia. Tego rodzaju gwiezdne eksplozje są ważnym narzędziem w pomiarach astronomicznych, dlatego też zrozumienie procesów w nich zachodzących pomoże m. in. odpowiedzieć na fundamentalne pytania dotyczące ewolucji Wszechświata.

Supernowe typu Ia powstają w momencie, kiedy biały karzeł - pozostałość po gwieździe podobnej do naszego Słońca - zbierze tyle masy z gwiazdy towarzysza, że możliwy staje się ponowny kolaps. W wyniku tego gwiazda eksploduje i następuje krótkotrwały rozbłysk. Jasność i kształt tego rozbłysku są znane i dzięki temu astronomowie wykorzystują ją do pomiaru odległości we Wszechświecie. To właśnie dzięki supernowym Ia dwie niezależne grupy badaczy odkryły, że ekspansja Wszechświata przyspiesza, za co została przyznana tegoroczna Nagroda Nobla z fizyki.

Naukowcy, aby lepiej poznać w jaki sposób dochodzi do wybuchu, wykonali trójwymiarowe symulacje turbulencji, która najprawdopodobniej jest odpowiedzialna za wzmocnienie wolno palącego się płomienia, powodując gwałtowną detonację, tzw. przejście z deflagracji do detonacji (ang. deflagration-to-detonation transition, DDT). Jak dochodzi do takiego przejścia jest obecnie gorąco dyskutowane. Obliczenia numeryczne rzucają jednak nieco światła na to co się dzieje w chwili kiedy biały karzeł gwałtowanie przemienia się w supernową.

Sam proces przejścia z deflagracji do detonacji wciąż nie jest dobrze poznany, ale w środowisku astrofizyków powszechnie uważa się, że jeśli turbulencja jest dostatecznie intensywna do takiego przejścia może dojść. Symulacje wykonane przez grupę naukowców z USA pokazują, że w białym karle turbulencja jest bardzo intensywna, a więc przejście DDT jest prawdopodobne. Niestety samo przejście nie jest do końca jasne, więc trudno przewidzieć jego wynik. Jeśli porównywamy obserwacje supernowych do wyników symulacji możemy dzięki temu niektóre z modeli takiego przejścia odrzucić.

?Naszym celem jest przygotowanie bardziej realistycznych symulacji tego jak dane modele supernowych i przejścia DDT się zachowują. To jest bardzo długi proces badawczy i konieczne jest wprowadzenie wielu usprawnień, które wciąż są w fazie roboczej? powiedział Dean Townsley z Uniwersytetu w Alabamie. Townsley wraz ze współpracownikami uważają, że lepsze poznanie mechanizmów eksplozji supernowych typu Ia pozwoli na większą pewność w wykorzystaniu ich jako świece standardowe i dzięki temu wyznaczona na ich podstawie odległość będzie bardziej precyzyjna.

Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie The Astrophysical Journal : "EVALUATING SYSTEMATIC DEPENDENCIES OF TYPE Ia SUPERNOVAE: THE INFLUENCE OF DEFLAGRATION TO DETONATION DENSITY ".


30 listopada 2011
Źródło | Hubert Siejkowski

Liczba odsłon: 1335