למה כוכבים מתים בום: מדענים מנגנון עיניים מאחורי פיצוצים בסופרנובה

שריד סופרנובה מסוג טייקו מסוג IA, כפי שצולם על ידי נאס

שריד סופרנובה מסוג טייקו מסוג IA, כפי שצולם על ידי מצפה הכוכבים הרנטגן צ'נדרה של נאס'א. צילומי רנטגן באנרגיה נמוכה (אדום) בתמונה מראים פסולת מתרחבת מפיצוץ הסופרנובה וצילומי רנטגן באנרגיה גבוהה (כחול) מציגים את גל הפיצוץ, קליפה של אלקטרונים אנרגטיים במיוחד. (אשראי תמונה: אשראי: רנטגן: NASA/CXC/Rutgers/K. Eriksen et al .; אופטי: DSS)

לבם הסודי של כוכבים מתפוצצים נגרר החוצה אל האור.



סופרנובות מסוג IA, המתרחשות כאשר גופות כוכבים צפופות המכונה גמדים לבנים יוצאות לפריחה לאחר סינון חומרים מכוכב נלווה, הן חלק מהאירועים הדרמטיים ביותר ביקום.

הפיצוצים האלה חשובים להפליא גם לאסטרונומים; מכיוון שהם בעלי בהירות מובנית קבועה יחסית, מדענים משתמשים בסופרנובות מסוג IA כ ' נרות סטנדרטיים 'כדי לקבוע מרחקים קוסמיים.

קָשׁוּר: תמונות סופרנובה: תמונות נהדרות של פיצוצים בכוכבים

ואכן, לפני שני עשורים, תצפיות על סופרנובות מסוג IA חשפו כי התרחבות היקום מואצת, ממצא מפתיע שהעניק לשלושה חוקרים את פרס נובל לפיזיקה לשנת 2011 והוביל להנחה של כוח דוחה מסתורי בשם אנרגיה אפלה.

אבל עבודה כזו השתמשה בסופרנובות מסוג IA ככלי עבודה. ההתעמקות בפעולות הפנימיות של התקיעות בחלל העמוק הללו התבררה כקשה יותר.

'למרבה האירוניה, בהתחשב בעושר הנתונים התצפיתיים שלנו, אנו לא מבינים כיצד הם פועלים', אמר אלכסיי פולודננקו, פרופסור להנדסת מכונות באוניברסיטת קונטיקט, ל- demokratija.eu. 'והתיאורטיקנים קפאו מעין במהלך העשורים האחרונים.'

חלק מהסיבה לקיפאון זה, הוא הוסיף, היא שתהליך התפוצצות הסופרנובה מסוג IA נשאר אפוף מסתורין. באופן ספציפי, לא ברור מה מניע את המעבר מ'הדלקת '(להבה הנעת פחות ממהירות הקול) ל'התפוצצות' (אירוע הרבה יותר חזק שמונע על ידי הלם קולי).

אבל המחקר החדש, שהוביל פולודננקו, יכול לסייע בהבהרת הדברים במידה ניכרת.

הוא ועמיתיו הדמימו את המעבר הקריטי להתלקחות-פיצוץ (DDT) באמצעות מודל שפותח לאחרונה וביצעו ניסויי מעבדה עם להבות כימיות כדי לבדוק את התוצאות ולאמת את המודל.

החוקרים מצאו כי ה- DDT בסופרנובות מסוג IA מתרחש באופן ספונטני אם מערבולת שנוצרת להבה גבוהה מספיק.

'הגדרנו את הקריטריונים הקריטיים שבהם אנו יכולים להניע להבה לייצר בעצמה את המהומה שלה, להאיץ באופן ספונטני ולעבור לפיצוץ', כתב מחבר שיתוף פעולה קארים אחמד, פרופסור להנדסת מכונות וחלל באוניברסיטת מרכז פלורידה. , נכתב בהצהרה. 'אנו משתמשים במערבולת כדי לשפר את ערבוב התגובות עד לנקודה שבה היא עוברת לתגובה אלימה זו ובעיקר מובילה לסופרנובות.'

הצוות גם קבע כי תהליך זה אינו ייחודי לתקיעות תרמו -גרעיניות בעולם. (המחקר החדש אינו עוסק בסופרנובות מסוג II, המתרחשות כאשר כוכבים מסיביים מתים ומתמוטטים.)

'זהו אותו מנגנון המתרחש גם במערכות כימיות, כמו מימן-אוויר או מתאן-אוויר, למשל', אמר פולודננקו ל- demokratija.eu. 'לכן, יש מאחורי כל זה סיפור סיפור מאחד.'

הצוות גם גיבש את התנאים שיגרמו לגמד לבן לעבור סופרנובה. הכל עניין של צפיפות: 'DDT כמעט בלתי נמנע בצפיפות של 10^7 עד 10^8 גרם לכל סנטימטר מעוקב', כתבו פולודננקו ועמיתיו המחקר החדש , שהתפרסם היום באינטרנט (31 באוקטובר) בכתב העת Science.

זה צפוף להפליא, וזה לא מפתיע, בהתחשב בכך שננסים לבנים דוחסים כמחצית ממסת השמש שלנו לכדור שגדול במעט מכדור הארץ. (מנקודת מבט, צפיפות כדור הארץ היא 5.5 גרם לכל סנטימטר מעוקב).

אוניברסיטת מרכז פלורידה

אוניברסיטת מרכז פלורידה ג'סיקה צ'יימברס וקארים אחמד הקימו את צינור ההלם שבו השתמשו כדי לסייע בחשיפת המנגנונים המניעים פיצוצים בסופרנובה מסוג IA.(אשראי תמונה: קארן נרום, משרד המחקר של אוניברסיטת מרכז פלורידה)

פולודננקו מקווה שהמחקר החדש מסייע בפתיחת סופרנובות מסוג IA למחקר רב יותר. השלב הבא, לדבריו, כרוך ביישום מודל הצוות על תרחישי פיצוץ שונים, כדי להתחיל לסנן את פרטי ה- DDT.

לעבודה כזו יכולות להיות יישומים מרחיקי לכת בכל הקוסמולוגיה והאסטרופיזיקה. לדוגמה, למרות שלסופרנובות מסוג IA יש בהירות פנימית דומה, יש פה וריאציה מסוימת פה ושם, אמר פולודננקו. והבדלים קלים אלה עשויים להכניס הטיות לחישובי האסטרונומים.

'הטיות אלה הן קריטיות, מכיוון שהן ישפיעו על הדיוק של האופן שבו אנו מכוונים מרחקים ביקום וכיצד אנו מודדים את תכונות האנרגיה האפלה', אמר פולודננקו.

'עכשיו, אם נדע כיצד הדברים האלה עובדים, נוכל לנסות לגלות את ההטיות האלה', הוסיף. כדוגמה, הוא ציין את האפשרות שלסופרובות מסוג IA שנוצרו בגלקסיות ישנות יותר עשויות להיות בהירות שונות מאשר עמיתיהם מגלקסיות צעירות.

למחקר החדש יכולות להיות גם כמה יישומים כאן על פני כדור הארץ, מה שעלול להוביל לשיפור מערכות הנעה למטוסים ולחלליות וייצור חשמל יעיל יותר, אמרו חברי הצוות.

ספרו של מייק וול על החיפוש אחר חיי חייזרים, ' שם '(הוצאת גרנד סנטרל, 2018; מאויר על ידי קארל טייט ), יצא כעת. עקוב אחריו בטוויטר @michaeldwall . עקבו אחרינו בטוויטר @Spacedotcom אוֹ פייסבוק .