Hüpernova esinemine on tingitud mürgist magnetilisest "ideaalsest tormist"

Hüpernova esinemine on tingitud mürgist magnetilisest

Ehkki intensiivsed magnetväljad on pikka aega peetud kõige võimsama supernoova põhjuseks, on astrofüüsikud loonud magnetvälja arvutimudeli, näidates, mis juhtub suremas tähes, enne kui see muutub ruumi koletiseks.

Kui massiivsed tähed surevad, plahvatavad nad. Kuid mõnikord plahvatavad sellised tähed väga tugevalt ja toodavad ühe võimsama plahvatuse vaadeldavas universumis.

Kui massiivne täht kahandab oma vesinikkütuse pakkumist, põhjustab tuuma tugev gravitatsioon selle massiivsemate elementide järkjärgulist liitumist. Kosmilisel skaalal on see protsess kiire. Kuid niipea, kui tekib sulatamine rauaga, lõpetab protsess järsult. Termotuumareaktsioon tuumas peatub ja raskusjõud püüab selle täielikult hävitada.

Vaid ühe sekundi jooksul surutakse tähe südamik järsult kokku ja väheneb läbimõõduga 1000 kuni 10 miili, mis toob kaasa tõeliselt hiiglasliku löögilaine tekkimise, mille tagajärjel rebitakse täht vahele. Lühidalt öeldakse, et juhtub: täht tühjendab oma kütuse, kokkusurumise, lööklaineid, massilist plahvatust. Sellest on jäänud kiiresti laienev kuuma gaasi pilv ja väike neutronitäht, mis pöörlevad kiiresti tuuma varem.

See mudel on mõistetav ja sobib hästi, et selgitada, kuidas suured tähed surevad. Kuid mõnikord märgivad astronoomid universumi kõige kaugematesse nurkadesse tähtede plahvatusi, mille võimsus ületab palju, mida võib seletada traditsiooniliste supernova mudelitega. Selliseid plahvatusi nimetatakse gammakiirguseks ja arvatakse, et nende väljanägemist põhjustab supernoova, Hypernova, eriline tõug. Lisaks sellele, et Hypernova on nime saanud Marveli koomiksil põhineva filmi kaaburi järgi, on see ka magnetilise intensiivsuse kujutis. Massiivse tähe südamiku kokkuvarisemine toob kaasa mitte ainult selle tiheduse kiire kasvu. Tärn jätkab pööramist, ja nagu joonis uisutaja, kes oma käsi pöörates pöörab, hakkab kokkuvariseva tähe kokkuvarisev tuum kiiresti "lõdvestuma". Koos pöörlemisega muutuvad ülekuumenenud plasma heidete ja tähe magnetvälja turbulentsed voolud väga kontsentreeritud.

Hüpernova esinemine on tingitud mürgist magnetilisest

Hypernova täht, mis moodustab 2 gammakihti (kunstniku arvates)

Seni peeti supernova tuuma kokkuvarisemisest tingitud mõjusid piisavalt hästi uuritud - teoreetiliselt, kuid seda kinnitasid supernoova vaatlused. Kuid hüpernova (ja gamma-purunemiste) mehhanismi pole siiani täielikult uuritud.

Kasutades planeedi ühe võimsama superarvuti simulatsiooni, lõi rahvusvaheline teadlaste meeskond kokkuvarisemise ajal hüpernova tuumamudeli, mis moodustas sekundi pärast murdosa. Ja mida nad avastasid, võivad aidata purustada gammakiirguste müsteeriumi.

Arvatakse, et gammakiirguse suur energia põhjustab midagi, mis esineb massiivse tähe südamikus selle kokkuvarisemise ja supernovaks muutumise ajal. Midagi, mis väljutab materjali ja energiat vastassuunas, moodustades kaks väga kontsentreeritud (või kollimeeritud) joa, mis purunevad supernoova magnetpoolidest. Need düüsid on nii intensiivsed, et kui üks neist on suunatud Maale, siis sellest tulenev kiirgus tekitab mulje, et selle põhjustab palju tugevam plahvatus kui tavalise supernoova plahvatus. „Püüdsime leida põhimehhanismi, peamise tööriista ja teada saada, miks tähe kokkukukkumine võib põhjustada selliste reaktiivide teket,” ütles Eric Schnetter Ontario Waterloo teoreetilise füüsika instituudist, kes töötas välja mudeli surma simulaatori loomiseks. tähed

Et mõista, miks need düüsid on nii võimsad, kujutage ette, et maapinnale asetatud dünamiidipulk on asetatud ülesse. Kui dünamiit plahvatab, tekib valju pauk ja võib-olla jääb sellest väike suitsetamisleht. Kuid kahuripall ei ole tõenäoliselt kaugel. Tõenäoliselt veidi hüpata ja liuguda lehtrisse. Aga kui paned sama dünamiidi metallist torusse, sulged ühe otsa ja rullid kanepit avatud - plahvatuse ajal koondub kogu energia toru otsas ja südamik lendab sadu meetreid.

Analoogiliselt dünamiidiga on suurem osa hüpernova energiast koondunud kahesse düüsisse, mis on magnetvälja torude sees. Seega, kui me näeme meile suunatud suunda, tundub, et see on palju kordi heledam (ja võimsam) kui selle komponentide heledus oleks siis, kui selle energia supernoova eralduks kõigis suundades. See on gammakiirgus.

Siiski oli selliste düüside moodustamise protsess peaaegu arusaamatu. Kuid Illinoisi Ülikooli Riiklikus superarvuti rakenduste keskuses asuva Blue Waters'i superarvutiga modelleerimine Urbana-Champaignis, mis kestis 2 nädalat, näitas äärmiselt tugevat dünamot, mis algas turbulentsi poolt, mis on ilmselt selle põhjuseks. „Dünamo abil langevad väikesed magnetilised struktuurid massiivse tähe sisse ja muutuvad üha suuremateks magnetilisteks struktuurideks, mis on vajalikud hüpernova ja pika gammakiirguse tekkeks,” ütles PhD Phillip Mosta uuringu esimese autori Berkeleys. ajakirjas Nature. "See käivitab kogu protsessi."

„Pikka aega arvati, et see on võimalik. Ja nüüd näitasime seda ka. "

Taastades surmava tähe tuuma väikesemahulise struktuuri kokkuvarisemise ajal, näitasid teadlased - esimest korda -, et mehhanism, mida nimetatakse "magnetiliseks rotatsiooniliseks ebastabiilsuseks", võib põhjustada hüpernova südamikus tugevaid magnetilisi tingimusi, mis aitavad kaasa võimsate düüside tekkimisele.

On teada, et tähe erinevad kihid pöörlevad erineva kiirusega. Isegi meie päikesel on erinev pöörlemine. Kui massiivse tähe südamik kukub, põhjustab diferentsiaalne pöörlemine tugevat ebastabiilsust, tekitades turbulentsi, mis muudab magnetväljad torudeks, millel on võimas magnetvoog. Selline kiire joondamine mööda ühte joont kiirendab täheplasma, mis omakorda suurendab magnetvälja pöörlemist kvadriljonidega (see on 1 15 nulliga). See nõiaring viib materjali kiirele vabanemisele magnetpoolidest ja käivitab hüpernova ja gammakiirguse purunemise mehhanismi.

Enamiku arvates on see olukord sarnane sellele, kuidas võimas orkaani vormid Maa atmosfääris. Väikesed turbulentsed voolud sulanduvad üheks suureks tsükloniks. Seetõttu võib hüpernova pidada "ideaalseks tormiks", kus väike turbulents kollapsis südamikus tekitab võimsaid magnetvälju, mis omakorda põhjustavad sobivatel tingimustel intensiivse materjalijoa moodustumise. „Me tegime selle protsessi esimese laiaulatusliku simulatsiooni väga kõrge eraldusvõimega, mis näitab suure globaalse välja kujunemist erakordselt turbulentsest,“ ütles Most. „Simulatsioon demonstreerib ka väga tugeva magnetväljaga magnetaride ja neutronitähtede moodustumise mehhanismi, mis võib tekitada erilise väga särava supernoova klassi.”

Kuigi see on huvitav, et uurida Universumi kõige võimsamaid plahvatusi, võib see uuring aidata mõista, kuidas meie universumi raskemad elemendid on moodustunud.

Kommentaarid (0)
Otsing