De explosie van supernova's creëert zware elementen, een groot aantal sterren, planeten en uiteindelijk leven. Deze wrede explosies vormen de basis voor alles wat we in het universum zien, maar voor zo'n fundamenteel fenomeen weten we heel weinig over hoe en waarom ze ontploffen.
In een nieuwe studie uitgevoerd door een internationaal team van astrofysici, werd complexe computermodellering uitgevoerd, gericht op het opnieuw creëren van de processen die zich in de supernova voordoen. Zoals verwacht, is de dynamiek in de instortende ster erg complex, maar dit model zorgt ervoor dat wetenschappers begrijpen wat er met een supernova gebeurt tijdens een explosie.
In 1987 explodeerde een supernova (1987A) in de Grote Magelhaense Wolk, een nabijgelegen dwergstelsel op 168.000 lichtjaar van ons. Deze gebeurtenis veroorzaakte enige verwarring in de astronomische gemeenschap. Zoals veel kosmische verschijnselen, kwam wat hij zag niet exact overeen met de theoretische verwachtingen. Bij het bestuderen van de uitdijende wolk van supernova-puin, hebben astronomen opgemerkt dat het materiaal, dat onlangs door de explosie werd uitgeworpen, begon te mengen met het materiaal dat de ster produceerde, die enige tijd daarvoor werd uitgeworpen. Deze verwarring was onverwacht, dus het theoretische model moest worden herzien. Het bestaande model gaat uit van een concentrische, in de vorm van een schaal, structuur van gedifferentieerde elementen in de ster, die op het punt staat een supernova te worden. Wanneer een massieve ster instort onder de werking van zwaartekrachtsamentrekking (na het uitputten van zijn thermonucleaire brandstof in de kern), wordt een enorme hoeveelheid neutrino's gegenereerd, die snel energie uit het binnenste van de ster haalt. Dit effect van snelle compressie versnelt de verwarming.
"Hierdoor wordt het sneller warm en verbrandt het brandstof, wat op zijn beurt leidt tot nog meer neutrino's en het proces uit de hand loopt", zegt astrofysicus W. David Arnett van de Universiteit van Arizona.
In een poging dit proces te begrijpen, schakelden astrofysici zich om hulp in van supercomputers. Vaak, vanwege technische beperkingen, creëren onderzoekers een eendimensionaal of tweedimensionaal model en kunnen ze alleen aannames doen over wat er in het driedimensionale model zal gebeuren. Terwijl het eigenlijke proces plaatsvindt in de supernova-lagen.
Arnett, samen met Casey Mikin en Nathan Smith van de Arizona State University, en Maxim Wiallet van Max-Planck Institute for Astrophysics, Duitsland, ontwikkelden een compleet driedimensionaal model van supernova. "We hebben nog steeds concentrische cirkels, met de zwaarste elementen in het midden en de lichtste elementen bovenaan, maar dit gebeurt totdat iemand alles daar rondom mixt", zei Arnett. "Als we de explosie naderen, krijgen we stromen die het materiaal samen mengen, waardoor de ster het materiaal uitspuugt tot we een explosie krijgen."
Modelfoto's die de verbranding van zuurstof in een gelaagde supernova-envelop illustreren
"Wat we in de resten van de supernova zien, is de uitstoot van stellair materiaal vóór de explosie, vermengd met materiaal dat direct werd uitgestoten tijdens de explosie." Andere modellen kunnen dit niet verklaren, "zei hij.
Met behulp van telescopen, zoals de Katzman Automatic Imaging Telescope (KAIT) en de Palomar Supernova Factory, kijken we naar de sterren die onstabiel worden en komen er meer feiten over de dood van de ster beschikbaar voor ons.
