Los avistamientos de una rara raza de supernovas superluminosas - explosiones estelares que brillan de 10 a 100 veces más brillantes de lo normal - son astrónomos desconcertantes. Descubiertos por primera vez solo en la última década, los científicos están confundidos por el brillo extraordinario de estos eventos y sus mecanismos de explosión.
Para comprender mejor las condiciones físicas que crean una supernova superluminosa, los astrofísicos están ejecutando simulaciones bidimensionales 2D de estos eventos utilizando supercomputadoras en el Centro Nacional de Investigación Científica de Energía NERSC del Departamento de Energía y el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley BerkeleyLab desarrolló el código CASTRO.
"Esta es la primera vez que alguien simula supernovas superluminosas en 2D; estudios anteriores solo modelaron estos eventos en 1D", dice Ken Chen, astrofísico del Observatorio Astronómico Nacional de Japón. "Al modelar la estrella en 2D nosotrospuede capturar información detallada sobre inestabilidad y mezcla de fluidos que no se obtiene en las simulaciones 1D. Estos detalles son importantes para representar con precisión los mecanismos que hacen que el evento sea superluminoso y explicar sus firmas de observación correspondientes, como curvas de luz y espectros ".
Chen es el autor principal de un Revista astrofísica artículo publicado en diciembre de 2016. Señala que una de las principales teorías en astronomía postula que las supernovas superluminosas son alimentadas por estrellas de neutrones altamente magnetizadas, llamadas magnetares.
La forma en que una estrella vive y muere depende de su masa: cuanto más masiva es una estrella, más gravedad ejerce. Todas las estrellas comienzan sus vidas fusionando hidrógeno en helio; la energía liberada por este proceso apoya a la estrella contra el peso aplastante desu gravedad. Si una estrella es particularmente masiva, continuará fusionando helio en elementos más pesados como oxígeno y carbono, y así sucesivamente, hasta que su núcleo se convierta en níquel y hierro. En este punto, la fusión ya no libera energía y la presión de degeneración electrónica aumentaadentro y apoya a la estrella contra el colapso gravitacional. Cuando el núcleo de la estrella excede su masa Chandrasekhar - aproximadamente 1.5 masas solares - la degeneración de electrones ya no es compatible con la estrella. En este punto, el núcleo colapsa, produciendo neutrinos que explotan la estrellay crea una supernova.
Este colapso del núcleo de hierro se produce con una fuerza tan extrema que rompe los átomos de níquel y hierro, dejando un guisado caótico de partículas cargadas. En este entorno frenético, los electrones cargados negativamente se introducen en positrones cargados positivamente para crear neutrones neutros. Porque los neutronesahora constituyen la mayor parte de este núcleo, se llama estrella de neutrones. Un magnetar es esencialmente un tipo de estrella de neutrones con un campo magnético extremadamente potente.
Además de ser increíblemente denso, una cantidad de material del tamaño de un cubo de azúcar de una estrella de neutrones pesaría más de mil millones de toneladas, también está girando hasta unos cientos de veces por segundo. La combinación de este rápidoLa rotación, la densidad y la física complicada en el núcleo crean algunos campos magnéticos extremos. El campo magnético puede extraer la energía rotacional de una estrella de neutrones y convertir esta energía en radiación energética. Algunos investigadores creen que esta radiación puede alimentar una supernova superluminosa.las condiciones que Chen y sus colegas están tratando de entender con sus simulaciones.
"Al hacer una simulación 2D más realista de supernovas superluminosas impulsadas por magnetares, esperamos obtener una comprensión más cuantitativa sobre sus propiedades", dice Chen. "Hasta ahora, los astrónomos han detectado menos de 10 de estos eventos; a medida quesi encuentra más, podremos ver si tienen propiedades consistentes. Si lo hacen y entendemos por qué, podremos usarlas como velas estándar para medir la distancia en el Universo ".
También señala que debido a que las estrellas tan masivas pueden formarse fácilmente en el cosmos temprano, podrían proporcionar algunas ideas sobre las condiciones del Universo distante.
"Para hacer simulaciones multidimensionales de supernovas superluminosas necesita supercomputadoras una gran cantidad de potencia informática y el código correcto incluida la microfísica relevante. Propone un desafío numérico para tales simulaciones, por lo que este evento nunca se ha modelado en2D antes ", dice Chen." Fuimos los primeros en hacerlo porque tuvimos la suerte de tener acceso a los recursos de NERSC y al código CASTRO ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
Referencia del diario :
Cita esta página :