Πως να κάνετε ένα αστέρι να εκραγεί

Πως να κάνετε ένα αστέρι να εκραγεί

28 Απριλίου 2018

Της Βασιλικής Γερμάνη

Αφού πέρασε τρεις μήνες προσπαθώντας να ανατινάξει ένα αστέρι, ο Hans-Thomas Janka και η ομάδα του είδαν τελικά αυτό που περίμεναν. Όπως και οι πιo υπομονετικοί πυρομανείς, παρακολουθούσαν την τεράστια αστρική τους προσομοίωση – που αποδίδονταν με εξαιρετική λεπτομέρεια – στη μικρότερη δυνατή απόσταση από την έκρηξη. Κάθε μέρα, ο υπερυπολογιστής τους σημείωνε μόλις 5 χιλιοστά του δευτερολέπτου της ζωής του αστέρα.

Η επιμονή πάντα ανταμείβει τον άνθρωπο που την έχει. Στις προηγούμενες προσπάθειες της ομάδας να κάνει μια ρεαλιστική προσομοίωση, τα …”αστραφτερά πυροτεχνήματα” στο τέλος πάντα εξαφανίζονταν. Αυτή τη φορά, το 2015, ο Janka παρακολουθούσε το κρουστικό κύμα που απαιτείται για να πυροδοτήσει την έκρηξη να αυξάνεται. Το ψεύτικο αστέρι εξελίσσονταν σε supernova.
«Αυτή ήταν η στιγμή που αναγνωρίσαμε ότι, τώρα είμαστε στο σημείο που θέλαμε να είμαστε εδώ και δυο δεκαετίες», λέει ο Janka, ένας θεωρητικός αστροφυσικός του Ινστιτούτου Αστροφυσικής Max Planck, στο Garching της Γερμανίας. «Ήμασταν στη σωστή κατεύθυνση ώστε να διευκρινίσουμε τον μηχανισμό έκρηξης αυτών των τεράστιων αστεριών».
Για περισσότερο από μισό αιώνα, οι φυσικοί υποψιάζονται ότι η θερμότητα που παράγονταν από αδύναμα σωματίδια που ονομάζονται νετρίνα, τα οποία δημιουργήθηκαν στον πυρήνα ενός αστεριού, θα μπορούσε να δημιουργήσει μια έκρηξη που σε ένα δευτερόλεπτο ακτινοβολεί περισσότερη ενέργεια από ότι ακτινοβολεί ο Ήλιος στη διάρκεια της ζωής του. Αλλά είχαν πρόβλημα στο να αποδείξουν αυτή τη θεωρία. Η διαδικασία έκρηξης είναι τόσο περίπλοκη – ενσωματώνοντας τη γενική σχετικότητα, τη δυναμική των υγρών και την πυρηνική φυσική – που οι υπολογιστές θα πρέπει να δουλέψουν εξοντωτικά για να μιμηθούν αυτό το μηχανισμό. Και αυτό είναι ένα πρόβλημα. «Αν δεν μπορείτε να το αναπαραγάγετε», λέει ο Janka, «αυτό σημαίνει ότι δεν μπορείτε να το καταλάβετε».
Τώρα, οι βελτιώσεις στην υπολογιστική ισχύ, μαζί με τις προσπάθειες να αποδοθεί η αστροφυσική με υπερυψηλή λεπτομέρεια, επέτρεψαν σημαντική πρόοδο. Η προσομοίωση του Janka σημάδεψε την πρώτη φορά που οι φυσικοί είχαν τη δυνατότητα να αποκτήσουν ένα ρεαλιστικό μοντέλο 3D (τριών διαστάσεων) του πιο κοινού τύπου σουπερνόβα που βαίνει προς έκρηξη. Μόλις μήνες αργότερα, μια ανταγωνιστική ομάδα που εδρεύει στο Εθνικό Εργαστήριο του Oak Ridge στο Τενεσί, επανέλαβε το κατόρθωμα με ένα βαρύτερο, πιο περίπλοκο αστέρι. Το πεδίο είναι τώρα ανοιχτό, με περισσότερες από μισή ντουζίνα, ομάδες να εργάζονται επί του παρόντος σε αστέρια που εκρήγνυται σε εικονικό περιβάλλον 3D. Πολλοί ερευνητές είναι σίγουροι ότι βρίσκονται πολύ κοντά στον εντοπισμό των συστατικών που είναι ζωτικής σημασίας για την παραγωγή τέτοιων εκρήξεων.

Η προσπάθεια αντιμετωπίζει προκλήσεις. Τα τρισδιάστατα μοντέλα είναι ακόμα σε νηπιακό στάδιο και έχουν πολλές διαφορές μεταξύ τους – και τα προσομοιωμένα αστέρια μερικές φορές αποτυγχάνουν να εκραγούν. Ο χρόνος είναι επίσης σημαντικός. Οι αστρικές εκρήξεις πέρα ​​από τον Γαλαξία είναι ένα κοινό θέαμα, αλλά οι αστρονόμοι θέλουν να δουν μια κοντά μας. Μία ή δύο αναμένονται να συμβούν σε κάθε αιώνα και η επόμενη έκρηξη θα μπορούσε να συμβεί ανά πάσα στιγμή. Όταν συμβεί, οι αστρονόμοι θα είναι εξοπλισμένοι για να δουν κάτι περισσότερο από το φως που προέρχεται από τα εξωτερικά στρώματα της έκρηξης. Θα είναι σε θέση να χρησιμοποιήσουν ανιχνευτές τελευταίας τεχνολογίας για να πάρουν τα κύματα βαρύτητας και τα νετρίνα που προέρχονται από το κέντρο της έκρηξης. Οι προβλέψεις από τις προσομοιώσεις όχι μόνο βοηθούν τους αστρονόμους να προσαρμόσουν τα όργανα τους για να καταγράψουν καλύτερα την πραγματική έκρηξη, αλλά είναι επίσης απαραίτητες για την κατανόηση των δεδομένων.

Διαβάστε ολόκληρο το άρθρο εδω: http://sgr-a.blogspot.gr/2018/04/blog-post_25.html