Ученые построили трехмерную модель взрыва сверхновой класса Ia. При помощи суперкомпьютеров исследователи впервые воссоздали процессы, протекающие во всем объеме звезды. Работа принята к публикации в журнале Astrophysical Journal. Кратко она описана в пресс-релизе Национальной лаборатории им. Лоуренса в Беркли.
Сверхновые класса Ia представляют собой взрывы белых карликов в двойных системах. Белый карлик - небольшая звезда, образующаяся в ходе эволюции более крупного "предка". Массы белого карлика недостаточно для запуска термоядерных реакций. Однако в том случае, когда неподалеку от белого карлика находится другая звезда, он может начать "воровать" ее материю. Постепенно масса карлика начинает расти, и в итоге достигает предела Чандрасекара. Еще через некоторое время происходит взрыв.
До сих пор у астрономов не было единого мнения относительно процессов, протекающих внутри белого карлика, готовящегося превратиться в сверхновую. Авторы новой работы создали программу MAESTRO, которая моделирует перенос массы и тепла внутри светила с течением времени. При помощи MAESTRO ученые могут моделировать процессы, протекающие с относительно низкой скоростью. Используя свою программу и мощности суперкомпьютера Cray XT4, исследователи воссоздали картину, происходящую внутри белого карлика непосредственно перед взрывом.
После достижения предела Чандрасекара давление и температура внутри звезды позволяют начаться процессу медленного "кипения", который длится несколько столетий. Избыток тепла отводится от центральной части светила за счет процесса конвекции. Однако в последние часы перед взрывом свойства вещества внутри карлика не позволяют эффективно остужать "внутренности", и звезда начинает быстро разогреваться. В некоторых регионах звезды температура может достигать 1х109 Кельвинов. В итоге происходит "зажигание", и фронт горения начинает распространяться к наружным частям звезды, постепенно ускоряясь. От момента "зажигания" до взрыва проходит всего несколько секунд.
Исследователи также показали, что вещество внутри звезды сначала перемещается хаотично, но к финальным стадиям процесса движение становится выраженно асимметричным.
Сверхновые класса Ia интересны тем, что их параметры всегда одинаковы. Астрономы используют их в качестве "стандартных маркеров" для оценки расстояний во Вселенной. Использование моделей, подобных описанной выше, позволит изучить процесс взрыва белых карликов в двойных системах в деталях и окончательно уточнить, действительно ли параметры всегда идентичны.