La modellizzazione al computer fa luce sulla struttura interna caotica di una supernova

La modellizzazione al computer fa luce sulla struttura interna caotica di una supernova

L'esplosione di supernove crea elementi pesanti, un gran numero di stelle, pianeti e, in definitiva, la vita. Queste esplosioni brutali sono la base di tutto ciò che vediamo nell'Universo, ma per un fenomeno così fondamentale sappiamo molto poco su come e perché esplodono.

In un nuovo studio condotto da un team internazionale di astrofisici, è stata eseguita una complessa modellazione al computer, mirata a ricreare i processi che avvengono all'interno della supernova. Come previsto, la dinamica all'interno della stella che collassa è molto complessa, ma questo modello fa capire agli scienziati cosa succede a una supernova durante un'esplosione.

Nel 1987 una supernova (1987A) esplose nella Grande Nube di Magellano, una vicina galassia nana a 168.000 anni luce da noi. Questo evento ha causato una certa confusione nella comunità astronomica. Come molti altri fenomeni cosmici, ciò che vide non corrispondeva esattamente alle aspettative teoriche. Studiando la nube in espansione di detriti di supernova, gli astronomi hanno notato che il materiale, recentemente espulso dall'esplosione, ha iniziato a mescolarsi con il materiale che ha prodotto la stella, che è stato espulso qualche tempo prima. Questa confusione era inaspettata, quindi il modello teorico doveva essere rivisto. Il modello esistente assume un concentrico, sotto forma di guscio, struttura di elementi differenziati all'interno della stella, che sta per diventare una supernova. Quando una stella massiccia collassa sotto l'azione della contrazione gravitazionale (dopo aver esaurito il suo combustibile termonucleare nel nucleo), viene generata un'enorme quantità di neutrini, che trae rapidamente energia dall'interno della stella. Questo effetto di compressione veloce, accelera il riscaldamento.

"Questo lo fa scaldare e bruciare più velocemente il carburante, che a sua volta porta alla creazione di ancora più neutrini e il processo diventa fuori controllo", afferma l'astrofisico W. David Arnett dell'Università dell'Arizona.

Nel tentativo di comprendere questo processo, gli astrofisici si sono rivolti ai supercomputer per chiedere aiuto. Spesso, a causa di vincoli tecnici, i ricercatori creano un modello unidimensionale o bidimensionale e possono solo formulare ipotesi su ciò che accadrà nel modello tridimensionale. Mentre, il processo effettivo avviene all'interno degli strati di supernova.

Arnett, collaborando con Casey Mikin e Nathan Smith della Arizona State University, nonché con Maxim Wiallet del Max-Planck Institute for Astrophysics, in Germania, ha sviluppato un modello tridimensionale completo di supernova. "Abbiamo ancora cerchi concentrici, con gli elementi più pesanti nel mezzo e gli elementi più leggeri nella parte superiore, ma ciò accade fino a quando qualcuno non mescola tutto lì intorno", ha detto Arnett. "Mentre ci avviciniamo all'esplosione, otteniamo flussi che mescolano il materiale insieme, facendo sì che la stella sputa fuori il materiale fino a quando non avremo un'esplosione".

La modellizzazione al computer fa luce sulla struttura interna caotica di una supernova

Fotografie di modelli che illustrano la combustione di ossigeno in una busta di supernova a strati

"Ciò che vediamo nei resti della supernova è l'espulsione di materiale stellare prima dell'esplosione, mescolato con materiale espulso direttamente durante l'esplosione, altri modelli non possono spiegarlo", ha detto.

Con l'aiuto di telescopi, come il Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT) e la Palomar Supernova Factory, guardando le stelle che stanno diventando instabili, più fatti sulla morte della stella diventano disponibili per noi.

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