Image Image Image Image Image Image Image Image Image Image

Новости астрономии и астрофизики — The Universe Times | 29.04.2017

Scroll to top

Top

Нет комментариев

Симуляция выявила новый способ гибели звезд

Симуляция выявила новый способ гибели звезд
shortstoryf

Некоторые первородные звезды, масса которых составляет от 55000 до 56000 солнечных Масс, могли закончить свое существование довольно необычным образом. Эти звезды можно отнести к объектам первого поколения в молодой Вселенной, они во время гибели взорвались так же, как и современные, в виде сверхновых, но могли не оставить после себя черной дыры. Во всяком случае к такому варианту развития событий пришли ученые из Калифорнийского университета University of California, Santa Cruz (UCSC) и Университета Миннесоты после проведения множества моделирований на суперкомпьютере в Национальном исследовательском вычислительном центре (National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) и Института суперкомпьютерных вычислений при Университете Миннесоты. В своей работе они использовали специально разработанный астрофизический код, разработанный в Национальной лаборатории Беркли.

Звезды первого поколения особенно интересны, поскольку они произвели на свет впервые в истории тяжелые элементы (химические элементы, тяжелее водорода и гелия). После смерти они выбросили в космическое пространство все, из чего они состояли. Как раз это и дало начало процессу формирования последующих поколений звезд, солнечных систем и галактик, которые мы можем наблюдать сейчас. А если ученым удастся понять то, как первые звезды погибли, у них появится возможность понято то, как Вселенная стала такой, какой мы ее видим.

«Мы обнаружили, что есть очень узко окно свойств, в котором супермассивные звезды могли бы взорваться не превращаясь в черные дыры. Но никто никогда ранее не наблюдал этого механизм. И если бы не помощь NERSC, получение текущего результата заняло бы у нас намного больше времени», — Кэ-Юнг Чен, исследователь из UCSC.

Для того, чтобы смоделировать первородную звезду, Чен и его коллеги использовали одномерный код эволюции звезд, именуемый KEPLER. Этот код включает в себя все ключевые процессы протекающие в звездах, такие как: звездный нуклеосинтез и процесс активного перемешивания вещества (конвективная зона). Так же в код включены важные для массивных звезд процессы фотоядерной реакции элементов, производства пар электрон-позитрон и эффекты Специальной теории относительности. Кроме того, в коде присутствуют эффекты Общей теории относительности, которые важны для звезд с массой выше 1000 солнечных. С использованием этого алгоритма было вычислено, что первородные звезды с массами от 55000 до 56000 солнечных масс, жили приблизительно 1.69 миллиона лет прежде, чем стали неустойчивыми как раз из-за эффектов общей теории относительности, а затем начали разрушаться. Поскольку звезда разрушается, она начинает быстро синтезировать тяжелые элементы, такие как кислород, неон, магний и кремний, которые все образовались из гелия в ядре звезды. В результате этого процесса выпускает такое количество энергии, которое существенно превышает силы, удерживающие звезду в равновесии, в результате чего она взрывается в виде сверхновой.

Симуляция CASTRO

Это изображение является разрезом вдоль ее оси симметрии внутренней структуры супермассивной звезды с массой в 55000 солнечных. Показано внутреннее гелиевое ядро, в котором ядерное горение преобразовывает гелий в кислород, что приводит к возникновению различных неустойчивостей. Это снимок моделирования с кодом CASTRO показывает момент времени день спустя после начала взрыва, радиус внешнего круга немного больше орбиты Земли вокруг Солнца. Источник: Ken Chen, UCSC

Чтобы смоделировать механизмы, которые приводят к смерти звезды, был отдельно разработан многомерный астрофизический код CASTRO, который помог заметить, что как только запускается процесс коллапса звезды, неустойчивость Рэлея — Тейлора (самопроизвольное нарастание возмущений давления, плотности и скорости в газообразных и жидких средах с неоднородной плотностью, находящихся в гравитационном поле либо движущихся с ускорением) начинает смешивать тяжелые элементы, образовавшиеся в заключительные моменты жизни звезды. Исследователи говорят, что это смешивание оставляет после себя очень заметную подпись, которая может быть зафиксирована будущими экспериментами в ближнем инфракрасном диапазоне, такими как Euclid и NASAs Wide-Field Infrared Survey Telescope.

В зависимости от интенсивности возникновения сверхновых, некоторые супермассивные звезды, когда они взрываются, могли обогатить большим числом элементов всю свою родную галактику и даже некоторые соседние. В некоторых случаях сверхновая может даже создать область со вспышками звездообразования в своей галактике, которая стала бы визуально отличаться от других молодых галактик.

По информации Национальной лаборатории в Беркли.

Метки

Оставьте комментарий

Добавить комментарий

Яндекс.Метрика Рейтинг@Mail.ru Лицензия Creative Commons «The Universe Times» Google