Tietokonemalleilla on edelleen kasvava rooli tieteellisessä löydössä. Kaikki alkuräjähdyksen jälkeisistä ensimmäisistä hetkistä elämän mahdollisuuksiin syntyä muille planeetoille on ollut jonkinlaisen tietokonemallin kohteena. Nyt tutkijat RIKENin astrofysikaalisen alkuräjähdyksen laboratorio muuttavat tämän lähes kaikkialla olevan työkalun erittäin väkivaltaiseksi tapahtumaksi - Tyypin Ia supernovat . Heidän työnsä on nyt johtanut entistä monipuolisempaan ymmärrykseen näiden tärkeiden tapahtumien vaikutuksista.
Tyypin Ia supernovat ovat supernovatyyppejä, joita esiintyy binääritähtijärjestelmissä – erityisesti järjestelmissä, joissa on a valkoinen kääpiö tähti. Lopulta valkoisesta kääpiöstä loppuu polttoaine ydinreaktion tehostamiseksi. Joissakin tapauksissa kumppanitähdestä peräisin oleva aine voi kuitenkin sytyttää uudelleen valkoisen kääpiön reaktiot, mikä voi sitten aiheuttaa karkaavan ydinfuusiotapahtuman, mikä johtaa tyypin Ia supernovaan ja luo kaikki luonnollisesti esiintyvät raskaat alkuaineet, joiden atomipaino on suurempi kuin rauta.
Kun valkoinen kääpiö räjähtää, se luo shokkiaallon, joka tunnetaan nimellä a jäännös . Näiden jäänteiden tiedetään vaihtelevan niiden aiheuttaneen räjähdyksen mukaan, mutta ei ole ollut selvää, miten tai miksi.
Siellä tietokonesimulaatio tulee käyttöön. RIKEN-tiimi fyysikko Gilles Ferrandin johdolla kehitti itse asiassa kaksi eri mallia – yhden itse supernovaräjähdyksen mallintamiseen ja toisen jäänteen mallintamiseen.
Upea esimerkki supernovajäännöksestä.
Kiitos: NASA
RIKEN-tiimi halusi hallita kahta päämuuttujaa osana räjähdysmallia. Ensimmäinen oli se, kuinka tarkalleen supernovan aiheuttanut karannut reaktio syttyy. Toinen oli se, kuinka tuo räjähdys etenee romahtavan tähden läpi.
Tällä menetelmällä luotujen eri mallien tulokset syötettiin sitten supernovajäännöksen simulaatioon. Tohtori Ferrand ja hänen tiiminsä huomasivat, että jäännökset voitiin luokitella neljään pääluokkaan perustuen joihinkin muuttuviin yksityiskohtiin todellisesta räjähdyksestä, joka ne synnytti.
Ensimmäinen oli niiden pisteiden lukumäärä, joissa supernovaräjähdys alkaa tapahtua. Tämän muuttujan kaksi laajaa luokkaa ovat, että räjähdys alkaisi joko muutamasta erillisestä paikasta tai useista paikoista samanaikaisesti koko tähden.
Toinen muuttuja käsittelee käsitettä, joka tunnetaan nimellä deflagraatio, joka määritellään 'pyörteiseksi tuleksi, joka liikkuu hitaammin kuin äänen nopeus'. Vaihtoehtoisesti nämä räjähdykset voivat toisinaan kehittyä erittäin nopeasti eteneväksi räjähdykseksi. Palot johtuvat supernovan räjähdyksistä, mutta niiden liikkumisnopeudella voi olla syvällisiä vaikutuksia jäännökseen.
Supernova G292.0+1.8. Kuten useimmat supernovat, se räjähti isäntägalaksissa – itse asiassa meidän. Luotto: Chandra.
Kaikkien näiden muuttujien yhdistäminen täydelliseksi jäännösmalliksi antaa tutkijoille mahdollisuuden määritellä neljä erilaista jäännöstyyppiä, jotka ovat seurausta neljästä erilaisesta räjähdyksestä. Koska jäänteet ovat näkyvissä vielä satoja vuosia ne luoneen supernovan tapahtumisen jälkeen, niiden muodon ymmärtäminen ja sitten paluu sen aiheuttaneeseen supernovatyyppiin voisi olla erityisen hyödyllistä erilaisten tähtien räjähdysten taajuuden ymmärtämisessä.
Jonakin päivänä saattaa jopa olla tietokonemalli, joka voi ennustaa tarkasti, millaisen jäännöksen tietty supernova synnyttäisi ennen kuin se on edes näkyvissä. Kuulostaa hyvältä jatkotyöltä tohtori Ferrandille ja hänen tiimilleen.
Lisätietoja:
RIKEN - Supernova-simulaatiot paljastavat, kuinka tähtien räjähdykset muokkaavat roskapilviä
UT - Aurinkokunta on lentänyt supernovan jäännöksen läpi 33 000 vuotta
UT - Räjähtävästä valkoisesta kääpiötähdestä löydetty uusi supernovajäännös
Pääkuva:
Taiteilijakuva supernovajäännöksestä, joka kasvaa ulos alkuperäisestä räjähdyksestä sen muovaamana.
Luotto: Ferrand et all, American Astronomical Societyn lupa