Иако интензивните магнетни полиња долго време се сметаат за причина за најмоќните супернови, астрофизичарите создадоа компјутерски модел на магнетното поле, демонстрирајќи што се случува во ѕвездата што умира пред да се претвори во вселенско чудовиште.
Кога масивните ѕвезди умираат, тие експлодираат. Но, понекогаш, таквите ѕвезди експлодираат многу силно, и произведуваат една од најмоќните експлозии во опсервираниот Универзум.
Кога масивната ѕвезда го намалува снабдувањето со водородно гориво, силната гравитација во јадрото предизвикува постепено спојување на нејзините помасивни елементи. На космичка скала, овој процес е брз. Но, штом се случи фузија со железо, процесот нагло застанува. Термонуклеарната реакција во јадрото застанува, а силата на гравитацијата се обидува целосно да ја уништи.
Во рок од само една секунда, јадрото на ѕверот е остро компресирано и се намалува со дијаметар од 1.000 до 10 милји, што доведува до појава на навистина гигантски ударни бранови, што, како резултат на тоа, ја раскинува ѕвездата. На кратко, следново се случува: ѕвездата го исцрпува своето гориво, компресија, ударни бранови, масивна експлозија. Сè што останува од тоа е брзорастечкиот облак од топол гас и малата неутронска ѕвезда која брзо се врти во местото каде што постоело јадрото.
Овој модел е разбирлив и погоден за објаснување на тоа колку масивни ѕвезди умираат. Но, понекогаш, во најоддалечените делови на универзумот, астрономите забележуваат експлозии на ѕвезди чија моќ далеку надминува она што може да се објасни со традиционалните модели на супернови. Таквите експлозии се нарекуваат зраци на гама-зраци, и се верува дека нивниот изглед е предизвикан од специјална раса на супернова, Хипернова. Покрај фактот дека Хипернова е именувана по негативец од филм врз основа на стрип Марвел, тоа е исто така олицетворение на магнетниот интензитет. Колапсот на јадрото на масивната ѕвезда не само што доведува до брзо зголемување на нејзината густина. Ѕвездата продолжува да ротира и, како фигурист, кој ги притиска рацете за себе додека ротира, срушеното јадро на уривачката ѕвезда започнува брзо да се "развие". Заедно со ротацијата, турбулентните струи во емисијата на прегреана плазма и магнетното поле на ѕвездата стануваат екстремно концентрирани.
Хипернова ѕвезда, формирајќи 2 гама мраска (според уметникот)
Досега, ефектите предизвикани од колапсот на јадрото на супернова биле сметани за доволно добро проучени - во теорија, но потврдени со набљудувања на супернови. Но, механизмот на хиперновата (и гама-бран) не е целосно проучен до овој момент.
Користејќи симулации на еден од најмоќните суперкомпјутери на планетата, меѓународен тим на истражувачи создаде хипернова јадро модел за време на колапс, дел од секунда по експлозијата. И она што го откриле може да помогне да се разоткрие мистеријата на гама зраци.
Се верува дека високата енергетска енергија на гамма-зраците е предизвикана од нешто што се случува во јадрото на масивната ѕвезда за време на неговиот колапс и трансформација во супернова. Нешто што ја исфрла материјата и енергијата во спротивни насоки, формирајќи две високо концентрирани (или коллизирани) млазни ерупции од магнетните столбови на супернова. Овие авиони се толку интензивни што ако еден од нив е насочен кон Земјата, зрачењето што произлегува од него ќе даде впечаток дека е предизвикано од многу посилна експлозија од експлозијата на обична супернова. "Се обидовме да го пронајдеме основниот механизам, главната алатка и да дознаеме зошто колапсот на ѕвезда може да доведе до формирање такви авиони", рече Ерик Шеттер од Институтот за теоретска физика во Ватерло, Онтарио, кој разви модел за создавање на симулатор на умирање ѕвезди
За да се разбере зошто овие авиони се толку моќни, замислете динамит стап кој беше поставен на земја и топ топка беше ставен на врвот. Кога динамитот експлодира, ќе има гласен тресок, и можеби ќе остане мала пушка за пушење. Но, најверојатно, топовското оружје нема да лета далеку. Најверојатно, малку скокаат и лизгаат во инка. Но, ако го ставите истиот динамит во метална цевка, затворете еден крај и закачете го каналот на отворено - за време на експлозијата целата енергија ќе биде концентрирана на отворен крај на цевката, а јадрото ќе лета за стотици метри.
По аналогија со динамитот, поголемиот дел од енергијата на хиперновата е концентрирана во два млазници кои се наоѓаат во внатрешноста на магнетните "цевки". Затоа, кога ќе видиме еден млазен насочен кон нас, се чини дека е многу пати посветла (и помоќна) од осветленоста на нејзините компоненти, ако емитува супернова од неговата енергија во сите правци. Ова е рафал на гама-зраци.
Сепак, процесот на формирање на ваквите авиони беше речиси неразбирлив. Но, моделирањето на суперкомпјутерот Blue Waters, кој се наоѓа во Националниот центар за суперкомпјутерски апликации на Универзитетот во Илиноис во Урбана-Шампањ, кој траеше 2 недели, покажа исклучително силна динамо во движење со турбуленција, што веројатно е причина за сето тоа. "Со помош на динамото, малите магнетни структури паѓаат во масивна ѕвезда и се претвораат во сè поголеми магнетни структури неопходни за формирање хипернова и долги гамма-зраци", изјави д-р Филип Моста од Универзитетот во Калифорнија во Беркли, првиот автор на студијата во списанието Природа. "Ова започнува со целиот процес".
"Долго време се веруваше дека ова е можно. И сега, исто така, го покажавме. "
Откривајќи ја малата структура на јадрото на ѕвездата што умира за време на колапсот, истражувачите покажаа - за прв пат - дека еден механизам наречен "магнетна ротациона нестабилност" може да предизвика силни магнетни услови во хипернова јадрото, што придонесува за формирање моќни авиони.
За различни слоеви на ѕвезда се знае дека ротираат со различни брзини. Дури и нашето сонце има диференцијална ротација. Кога јадрото на масивната ѕвезда паѓа, диференцијалната ротација предизвикува силна нестабилност, создавајќи турбуленција која ги претвора магнетните полиња во цевки со моќен магнетски флукс. Таквата брза усогласеност заедно со една линија ја забрзува плазмата на ѕвездата, што, пак, ја зголемува ротацијата на магнетното поле со квадрилии (ова е 1 со 15 нули) пати. Овој маѓепсан круг води до брзо ослободување на материјалот од магнетните столбови и го активира механизмот на хипернова и гама зраци.
Според Мост, оваа ситуација е слична на тоа како моќните урагани се формираат во атмосферата на Земјата. Мали турбулентни текови се спојуваат во еден голем циклон. Затоа, хиперновата може да се смета за "идеална бура", во која малата турбуленција во колапсот ја создава моќните магнетни полиња, кои, пак, предизвикуваат, под соодветни услови, формирање на интензивни струи на материјата. "Ние ја направивме првата симулација на овој голем процес во многу висока резолуција, што покажува формирање на големо глобално поле од исклучително турбулентно", рече Повеќето. "Симулацијата, исто така, го демонстрира механизмот на формирање на магнетари и неутронски ѕвезди со многу силно магнетно поле, што може да предизвика појава на специјална класа на многу светла супернова."
Иако е интересно само за себе да ги проучува најмоќните експлозии во Универзумот, оваа студија исто така може да помогне да се разбере како се формирани некои од најтешките елементи на нашиот Универзум.
