Turbulente magnetische "Perfect Storm" löst Hypernovas

Obwohl starke Magnetfelder als die treibende Kraft hinter der mächtigsten Supernovae lange angenommen haben, haben die Astrophysiker nun ein Computermodell erstellt, die simuliert einen sterbenden Sternen magnetische Mut vor der Generierung eines kosmischen Monsters.

Galerie: Der Supercomputer-Supernova

Wenn massereiche Sterne sterben, explodieren sie. Aber manchmal diese Sterne wirklich, wirklich explodieren, immer die stärksten Explosionen im beobachtbaren Universum.

Als Wasserstoff als Kraftstoff ein massereichen Sterns ausgeht, startet die intensive Schwerkraft in seinem Kern zunehmend schwerer Elemente miteinander verschmelzen. Auf kosmischen Zeitskalen dieser Vorgang geschieht schnell, aber als der Stern beginnt zu versuchen, Eisen zu verschmelzen, der Prozess kommt zu einem abrupten Halt. Fusion im Kern erloschen ist, und Schwerkraft will den Kern in Vergessenheit zu vernichten.

Über einen Zeitraum von einer Sekundewird dramatisch Kern des Sterns implodieren initiieren die Mutter aller Schockwellen, die letztlich den Stern in Fetzen reißen, aus rund 1.000 Meilen um 10 Meilen breit. Dies ist die kurze Geschichte: Star läuft Treibstoff, implodiert, Schockwellen, gewaltige Explosion. Alles was übrig bleibt ist eine schnell wachsende Wolke aus überhitzten Gas und ein winziger Neutronenstern schnell drehen, wo der Stern Kern zum Leben.

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Dieses Modell ist alles schön und gut, denn erklären, wie massive Sterne sterben, gelegentlich sehen Astronomen Sternexplosionen in den entferntesten-die meisten weiten des Kosmos abspringen mit viel mehr Energie als mit herkömmlichen Supernova-Modelle erklärt werden kann. Diese Explosionen werden Gamma Ray Bursts genannt und es wird angenommen, sie sind das Produkt einer ganz besonderen Rasse von Supernova – die HYPERnova.

Eine Hypernova ist neben hin, wie der nächste Marvel Comics-Film-Bösewicht, der Inbegriff der magnetische Intensität. Als Kern eines massereichen Sterns beginnt zu kollabieren, nicht nur eine rasche Zunahme im Dichte zu erleben; der Spin des Sterns ist erhalten, und wie ein Schlittschuhläufer, die ihre Arme beim Spinnen vor Ort fährt, das Herzstück der kollabierenden Stern wird schnell "hochfahren" als es schrumpft. Zusammen mit dieser Spinnen Gewalt turbulente Strömungen in der überhitzten Plasma Spike und das Magnetfeld des Sterns wird extrem konzentrierte.

Bis jetzt wurden diese Effekte von Kern Zusammenbruch Supernovae ziemlich gut verstanden – obwohl fest in der Theorie basiert, Beobachtungen von Supernovae erscheinen diese Theorie Beobachtungsdaten nachweisen. Aber die Mechanismen hinter Ursache (und Gamma Ray Bursts) noch nicht voll dankbar gewesen, bis jetzt.

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In einer Simulation unter Verwendung eines der leistungsfähigsten Supercomputern auf dem Planeten ein internationales Team von Forschern haben erstellt ein Modell aus einer Hypernova Kern, während Zusammenbruch, über einen Bruchteil einer Sekunde als es ausbricht. Und was sie fanden, könnte der Heilige Gral hinter Gamma Ray Bursts.

Gamma Ray Bursts sind deshalb so energisch ist, dass es geglaubt wird, dass wenn ein massereicher Stern kollabiert und Supernova geht, passiert etwas in den Kern, das Materie und Energie in entgegengesetzte Richtungen in zwei hoch konzentrierten (oder kollimierten) Jets aus der ausbrechenden Supernova Magnetpole Blasten. Da diese Jets so intensiv, einem der Balken aus dem Hypernova auf die Erde gerichtet sein sollte sind, gibt das Signal den Eindruck, den es generiert wurde, durch eine viel stärkere Explosion als eine typische Supernova aufbringen kann.

"Wir suchten der Grundmechanismus der Core-Engine hinter wie ein kollabierenden Stern zur Bildung von Jets, führen könnte", sagte rechnerische Wissenschaftler Erik Schnetter, der Perimeter Institute for Theoretical Physics in Waterloo, Ontario, das Modell entwarf um die Kerne von sterbenden Sternen zu simulieren.

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Eine Möglichkeit, sich vorstellen, warum diese Jets so mächtig wäre ein Stock des Dynamit zu nehmen und stellen es auf den Boden mit einer Kanonenkugel ausgewogen an der Spitze. Wenn das Dynamit explodiert, es macht einen lauten Knall und könnte einen kleine Raucher-Krater in den Boden zu verlassen, aber die Kanonenkugel wahrscheinlich sich nicht sehr weit bewegt – es wird wahrscheinlich einen Fuß in die Luft springen und Rollen in den kleinen Krater. Aber zu platzieren Sie, dass gleiche Dynamit in einem Metallrohr stecken, blockieren Sie einseitig zu und Rollen Sie die Kanonenkugel in das offene Ende, da das Dynamit explodiert, alles, was die Energie aus dem offenen Ende, Auswerfen den Ball Hunderte von Metern in die Luft ausgerichtet ist.

Wie unsere Dynamit Analogie der Hypernova Energie konzentriert sich durch die zwei Düsen--in magnetischen "Röhren" enthalten. So wenn wir den Jet auf uns gerichtet sehen, es scheint oft heller (und leistungsfähiger) als die Summe seiner Teile, wenn die Supernova, die all ihre Energie omnidirectionally ausgeworfen. Dies ist ein Gamma-Ray Burst.

Wie diese Jets entstehen, wurde jedoch weitgehend ein Rätsel. Aber die Simulation durchgeführt, mehr als 2 Wochen auf das blaue Wasser Supercomputer, der am National Center for Supercomputing Applications an der University of Illinois at Urbana-Champaign, basierend hat ergeben, dass eine extreme Dynamo angetrieben von Turbulenzen, in der Mitte von allem sein kann.

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"Ein Dynamo eine Art nehmen die kleinen magnetischen Strukturen innerhalb eines massereichen Sterns und verwandelt sie in größeren magnetischen Strukturen benötigt, um Ursache und langer Gammablitze produzieren", sagte Postdoktorand Philipp Mösta, von der University of California, Berkeley und erste Autor einer Studie in der Fachzeitschrift Nature veröffentlicht. "Das beginnt der Prozess.

"Menschen hatte geglaubt, dass dieser Prozess erarbeiten konnte. Jetzt zeigen wir eigentlich es."

Die Feinskaligen Struktur innerhalb eines sterbenden Sterns Kern zu rekonstruieren, wie es zusammenbricht, haben, die Forscher zum ersten Mal zeigt, dass was löst die intensiven magnetischen Bedingungen innerhalb des Kernes von einer Hypernova, die leistungsfähige Düsen erzeugen ein Mechanismus namens "Magnetorotational Instabilität" werden kann.

Verschiedene Schichten der Sterne sind dafür bekannt, mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen – in der Tat, unsere Sonne ist bekannt als differenzielle Rotation haben. Wie ein massereicher Stern Kern kollabiert, löst diese differentielle Rotation intensive Instabilitäten, Turbulenzen, dass Kanäle die Magnetfelder in mächtigen Fluss Rohre erstellen. Diese schnelle Ausrichtung beschleunigt das stellare Plasma, das wiederum Drehzahlen bis das Magnetfeld eine Billiarde (das ist eine 1 mit 15 Nullen) Zeiten. Diese Feedback-Schleife werden die schnelle Freisetzung von Stoffen aus der magnetischen Pole, Auslösung einer Hypernova und Gamma-Ray Burst anheizen.

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Diese Situation ähnelt nach Mösta wie mächtige Hurrikane Form in der Erdatmosphäre; kleinen Maßstab stürmischem Wetterphänomene verschmelzen in Form großer Wirbelstürme. Hypernova könnte daher als der "perfect Storm", wo kleine Turbulenzen in einem einstürzenden Kern starke Magnetfelder, die treibt, wenn die Bedingungen stimmen, intensive Wasserstrahlen explodieren Angelegenheit produzieren, vorgestellt werden.

"Was wir gemacht haben sind die ersten globalen extrem hochauflösenden Simulationen davon, die tatsächlich zeigen, dass Sie dieses große globale Feld aus rein turbulent erstellen", sagte Mösta. "Die Simulationen zeigen auch einen Mechanismus zur Form Magnetare, Neutronensterne mit einer extrem starken Magnetfeld, das eine bestimmte Klasse von sehr hellen Supernovae fahren kann."

Obwohl Graben in die Eingeweide der mächtigsten Explosionen im Universum an sich abgekühlt ist, kann diese Forschung auch gehen, in gewisser Weise verstehen, wie einige der schwersten Elemente in unserem Universum gebildet.

Ursprünglich veröffentlicht auf Discovery News.