Астрономы построили модель взрыва сверхновой

Радиальные скорости внутри центрального региона сверхновой класса Ia. Изображение автора исследования

Ученые построили трехмерную модель взрыва сверхновой класса Ia. При помощи суперкомпьютеров исследователи впервые воссоздали процессы, протекающие во всем объеме звезды. Работа принята к публикации в журнале Astrophysical Journal. Кратко она описана в пресс-релизе Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.

Сверхновые класса Ia представляют собой взрывы белых карликов в двойных системах. Белый карлик - небольшая звезда, образующаяся в ходе эволюции более крупного "предка". Массы белого карлика недостаточно для запуска термоядерных реакций. Однако в том случае, когда неподалеку от белого карлика находится другая звезда, он может начать "воровать" ее материю. Постепенно масса карлика начинает расти, и в итоге достигает предела Чандрасекара. Еще через некоторое время происходит взрыв.

До сих пор у астрономов не было единого мнения относительно процессов, протекающих внутри белого карлика, готовящегося превратиться в сверхновую. Авторы новой работы создали программу MAESTRO, которая моделирует перенос массы и тепла внутри светила с течением времени. При помощи MAESTRO ученые могут моделировать процессы, протекающие в относительно низкой скоростью. Используя свою программу и мощности суперкомпьютера Cray XT4, исследователи воссоздали картину, происходящую внутри белого карлика непосредственно перед взрывом.

После достижения предела Чандрасекара давление и температура внутри звезды позволяют начаться процессу медленного "кипения", который длится несколько столетий.

Избыток тепла отводится от центральной части светила за счет процесса конвекции. Однако в последние часы перед взрывом свойства вещества внутри карлика не позволяют эффективно остужать "внутренности", и звезда начинает быстро разогреваться. В некоторых регионах звезды температура может достигать 1х10⁹ Кельвинов. В итоге происходит "зажигание", и фронт горения начинает распространяться к наружным частям звезды, постепенно ускоряясь. От момента "зажигания" до взрыва проходит всего несколько секунд.

Исследователи также показали, что вещество внутри звезды сначала перемещается хаотично, но к финальным стадиям процесса движение становится выраженно асимметричным.

Сверхновые класса Ia интересны тем, что их параметры всегда одинаковы. Астрономы используют их в качестве "стандартных маркеров" для оценки расстояний во Вселенной.

Использование моделей, подобных описанной выше, позволит изучить процесс взрыва белых карликов в двойных системах в деталях и окончательно уточнить, действительно ли параметры всегда идентичны.