Ученые раскрыли тайну за гиперновами и гамма-лучами

Сверхновая звезда - это, по сути, яркая вспышка взрывающейся звезды, которая сияет ярче, чем вся галактика, в которой она находится, и излучает больше энергии, чем обычная звезда может произвести за всю свою жизнь. Взрывные вспышки излучения выбрасывают звездный материал со скоростью, достигающей 30000 километров в секунду, или около 10 процентов скорости света.

Большое дело Hypernova в 10-100 раз мощнее сверхновой. Это самые энергичные события в известной вселенной за пределами Большого взрыва.

К сожалению, о гиперновах мы знаем немного больше, и их нелегко изучить. Но современные технологии дали нам несколько способов изучения этих гигантских небесных явлений в форме компьютерного моделирования.

Ученые из Калифорнийского университета в Беркли использовали суперкомпьютерное моделирование 10-миллисекундного коллапса массивной звезды - более чем в 25 раз превышающего размер Солнца - в нейтронную звезду, чтобы продемонстрировать, как сверхновые могут генерировать магнитные поля, необходимые для внезапной звезды взрывать и испускать громовые вспышки гамма-лучей, которые можно увидеть на полпути по всей вселенной.

Выводы, опубликованные в понедельник в журнале Природа, проиллюстрируйте, как вращающаяся звезда, которая коллапсирует, заставляет свое магнитное поле вращаться быстрее с каждым оборотом, что приводит к тому, что динамо заставляет магнитное поле расти в миллион миллиардов раз больше магнитного поля Земли.

Динамо - это в основном электрический генератор, который вырабатывает электрический ток, вращая провода через магнитное поле. Звездные динамо работают почти так же, генерируя электрические токи при вращении звезды.

Для звезд, однако, токи усиливают магнитное поле в петле обратной связи, что приводит к тому, что магнитные поля практически непостижимы по размеру и величине.

Сила этих полей может создавать взрывы сверхновых, а также производить длительные вспышки интенсивных гамма-лучей.

«Люди верили, что этот процесс может сработать», - сказал в пресс-релизе ведущий автор исследования Филипп Моста. «Теперь мы действительно показываем это».

Конечно, потребовалось 130 000 компьютерных ядер, работающих в течение двух недель подряд, чтобы получить данные, которые фактически показывают, как работает этот процесс. Моделирование проводилось в Blue Waters, одном из самых мощных суперкомпьютеров в мире, расположенном в Иллинойском университете в Урбана-Шампейн.

Понимание того, как работают гиперновы, необходимо для того, чтобы больше узнать о жизни звезд, и понимание того, как космические явления, такие как нова, помогают создавать очень тяжелые элементы, которые мы находим в природе. Знание того, как работает этот процесс, может также пролить свет на то, как некоторые нейтронные звезды развивают свои собственные массивные магнитные поля - и становятся так называемыми «магнитарами».

Другая, более практическая ценность здесь, состоит в том, чтобы узнать, как механизм динамо может работать, чтобы создать естественные события, найденные на Земле. Например, результаты могут лучше объяснить, как мелкомасштабная турбулентность в атмосфере Земли перерастает в более крупные погодные явления, такие как ураганы или тайфуны.

«То, что мы сделали, - это первые глобальные симуляции с чрезвычайно высоким разрешением, которые фактически показывают, что вы создаете это большое глобальное поле из чисто турбулентного», - сказал Моста.

Это просто еще один способ, которым изучение астрофизики космоса может помочь нам понять жизнь на Земле.