» » » Первое в мире 3D-моделирование раскрывает физику экзотических сверхновых

Первое в мире 3D-моделирование раскрывает физику экзотических сверхновых

Трехмерное моделирование экзотической сверхновой показывает турбулентные структуры, возникающие во время выброса материала при взрыве. Впоследствии, влияют на яркость и структуру взрыва всей сверхновой. Турбулентность играет решающую роль в процессе взрыва сверхновой, возникающего в результате неравномерного движения жидкости, что приводит к сложной динамике. Эти турбулентные структуры перемешивают и искажают материю, влияя на выделение и передачу энергии, тем самым влияя на яркость и внешний вид сверхновой. Благодаря трехмерному моделированию ученые получают более глубокое понимание физических процессов взрывов своеобразных сверхновых и могут объяснить наблюдаемые явления и характеристики необычных звездных взрывов. Фото: Ке-Юнг Чен/ASIAA

После многих лет целенаправленных исследований и более 5 млн вычислительных часов на суперкомпьютере ученые создали первое в мире трехмерное гидродинамическое моделирование излучения экзотических сверхновых с высоким разрешением. Результаты исследования опубликованы в The Astrophysical Journal, пишет «Хайтек».

Сверхновые представляют собой ключевой интерес в современной астрофизике, охватывая множество важных астрономических и физических проблем как в теории, так и в наблюдениях, и имеют значительную исследовательскую ценность.

Во время их взрыва они выбрасывают в космос тяжелые элементы, образовавшиеся внутри звезды, закладывая основу для рождения новых звезд и планет и играя решающую роль в зарождении жизни.

Среди экзотических сверхновых наиболее загадочными являются сверхяркие сверхновые и вечно светящиеся сверхновые. Яркость сверхярких сверхновых примерно в 100 раз превышает яркость обычных сверхновых, которые обычно сохраняют свою яркость от нескольких недель до нескольких месяцев.

Напротив, вечно светящиеся сверхновые могут сохранять свою яркость в течение нескольких лет или даже дольше. Еще более удивительно то, что некоторые экзотические сверхновые демонстрируют нерегулярные и прерывистые изменения яркости, напоминающие фонтанные извержения. Эти своеобразные сверхновые могут содержать ключ к пониманию эволюции самых массивных звезд во Вселенной.

Происхождение этих экзотических сверхновых до сих пор до конца не изучено, но астрономы полагают, что они могут возникать из необычных массивных звезд. У звезд с массой от 80 до 140 раз больше солнечной по мере приближения к концу своей жизни в их ядрах происходят реакции синтеза углерода.

В настоящее время такие массивные звезды во Вселенной относительно редки, что согласуется с нехваткой пекулярных сверхновых. Поэтому ученые подозревают, что звезды с массами от 80 до 140 раз больше солнечной, скорее всего, являются прародителями пекулярных сверхновых. Однако нестабильная эволюционная структура этих звезд делает их моделирование весьма сложным, и текущие модели в основном ограничиваются одномерным моделированием.

Однако в предыдущих одномерных моделях обнаружены серьезные недостатки. Взрывы сверхновых порождают значительную турбулентность, а она играет решающую роль во взрыве и яркости сверхновых. Тем не менее, одномерные модели не способны моделировать турбулентность на основе первых принципов. Эти проблемы препятствовали глубокому пониманию физических механизмов, лежащих в основе экзотических звездных взрывов, в современной теоретической астрофизике.

Моделирование взрывов сверхновых с высоким разрешением представляло собой огромную проблему. По мере увеличения масштаба моделирования поддерживать высокое разрешение становилось все труднее, что значительно повышало сложность и вычислительные требования, а также требовало учета многочисленных физических процессов.

Авторы нового исследования объясняют, что их программа моделирования имеет преимущества перед другими конкурирующими группами в Европе и Америке. Предыдущие соответствующие иммледования, в основном, ограничивались одномерными и несколькими двумерными моделями жидкости, тогда как в экзотических сверхновых многомерные эффекты и излучение играют решающую роль, влияя на световое излучение и общую динамику взрыва.

Моделирование радиационной гидродинамики учитывает распространение излучения и его взаимодействие с веществом. Этот сложный процесс переноса радиации делает расчеты исключительно сложными, а вычислительные требования и трудности намного выше, чем при моделировании жидкости.

Однако благодаря богатому опыту ученых в моделировании взрывов сверхновых и проведении крупномасштабных симуляций. Им, наконец, удалось создать первые в мире трехмерные симуляции радиационной гидродинамики экзотических сверхновых.

 Окончательное физическое распределение экзотической сверхновой с четырьмя различными цветовыми квадрантами, представляющими разные физические величины: I — температура, II — скорость, III плотность радиационной энергии и IV — плотность газа. Белый пунктирный круг указывает положение фотосферы сверхновой. Судя по этому изображению, вся звезда становится неспокойной изнутри. Позиции, в которых сталкиваются выброшенные материалы, точно соответствуют фотосфере, что указывает на образование теплового излучения во время этих столкновений, которое эффективно распространяется наружу и одновременно создает неровный газовый слой. Это изображение помогает понять основную физику экзотических сверхновых и дает объяснение наблюдаемым явлениям. Фото: Ке-Юнг Чен/ASIAA

Результаты исследователей показывают, что явление прерывистых извержений в массивных звездах проявляет характеристики, аналогичные множественным более тусклым сверхновым. При столкновении материалов разных периодов извержения примерно 20–30% кинетической энергии газа может быть преобразовано в излучение, что и объясняет явление сверхсветящихся сверхновых.

Кроме того, эффект радиационного охлаждения приводит к тому, что извергающийся газ образует плотную, но неровную трехмерную листовую структуру, и этот слой листа становится основным источником светового излучения сверхновой. Результаты их моделирования эффективно объясняют наблюдаемые особенности экзотических сверхновых, упомянутых выше.

Благодаря передовому суперкомпьютерному моделированию это исследование делает значительный прогресс в понимании физики экзотических сверхновых. С началом проектов по исследованию сверхновых нового поколения астрономы смогут обнаружить более экзотические сверхновые, что еще больше сформирует наше понимание последних стадий обычных массивных звезд и механизмов их взрыва.



ДРУГИЕ НОВОСТИ

Комментарии

Информация
Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
САМОЕ ЧИТАЕМОЕ / КОММЕНТИРУЕМОЕ
  1. Новый MINI Cooper вышел в версии с ДВС
  2. Покупка душевой кабины: ключевые моменты выбора
  3. Названо лучшее фото дикой природы по версии зрителей
  4. На Большом адронном коллайдере используют робопса для контроля радиации
  5. Volkswagen прекратил выпуск лифтбека Arteon
  6. Палеонтологи открыли новый вид птерозавров юрского периода
  7. «Автотор» запускает собственный бренд «АмберАвто»
  8. Геологи нашли объяснение разломов в Тихоокеанской плите
  9. Патогенные для человека бактерии выжили в марсианских условиях
  10. Toyota готовит новый RAV4. Это будет не электрокар
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
Как работать на себя с 2023 года? Вот что рассказали в МНС
В Министерстве по налогам и сборам сообщили, что сейчас готовится проект постановления правительства и там будет определен Читать далее
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
В каких случаях водитель должен брать с собой медсправку?
Новшества касаются в том числе и перечня документов, которые обязан возить с собой водитель. Читать далее
Все новости
Галерея