Sprogstančios žvaigždės anatomija

Čikagos universiteto mokslininkas Robertas Fišeris (Robert Fisher) ir Kelas Džordanas (Cal Jordan) su kolegomis tiria, kaip gamtos dėsniai pasireiškia natūraliuose reiškiniuose, kuriems būdinga neįsivaizduojamai aukšta temperatūra ir slėgis. Pavyzdys šiuo atveju – sprogstanti žvaigždė, arba supernova.

Norint išsiaiškinti, kas joje vyksta, eilinio kompiuterio toli gražu nepakanka, todėl mokslininkai pasirinko superkompiuterį „Blue Gene/P“, įrengtą Čikagoje, Ilinojaus valstijoje. Kompiuteris, priklausantis JAV Energijos departamentui, turi daugiau nei 160 tūkst. procesorių. Tai reiškia, kad jis per tris dienas sugeba apdoroti tiek duomenų, kiek stalinis kompiuteris įveikia per tūkstantį metų.

„Tai visai kiti skaičiavimo mastai. Tai skaičiavimai, einantys ties mokslo galimybių riba“, – sako R. Fišeris.

Geriau suprasti vadinamąsias Ia tipo supernovas yra būtina, siekiant praskleisti šydą, gaubiantį tamsiąją energiją – vieną didžiausių mįslių kosmose. Tamsioji energija kažkokiu būdu verčia Visatą plėstis vis greičiau.

Kosmologai atrado tamsiąją energiją naudodami šias supernovas kaip matuoklius. Kadangi jos visos yra beveik vienodai ryškios, mokslininkai gali įvertinti atstumą nuo Žemės iki galaktikų, kurioms šios supernovos priklauso.

Ia tipo supernovos susidaro iš baltųjų nykštukų, kurie susiformuoja iš Saulės dydžio žvaigždžių, baigiančių savo gyvenimą. Tuomet jos būna netekusios didžiosios dalies savo masės ir vietoje savęs palieka maždaug Mėnulio dydžio branduolį.

„Jeigu galėtume paimti arbatinį šaukštelį medžiagos, iš kurios sudarytas baltasis nykštukas, jis svertų tūkstantį tonų“, – sako R. Fišeris. „Tai neįtikėtinai tankūs objektai“.

Manoma, kad Ia tipo supernovos susidaro tik binarinėse žvaigždžių sistemose, kuriose dvi žvaigždės sukasi viena aplink kitą. Kai baltasis nykštukas savo traukos jėga „įsiurbia“ pakankamai medžiagos iš savo kaimynės, ateina metas kosminiams fejerverkams.

„Tai trunka šimtus milijonų metų“, – aiškina K. Džordanas. „Dėl materijos, besispaudžiančios ant jo paviršiaus, baltasis nykštukas tampa vis tankesnis, kol jo branduolyje prasideda degimas. Jis plinta į žvaigždės išorę ir galiausiai sukelia milžinišką sprogimą“.

Trimatis Ia tipo supernovos modelis, kuriame matyti ką tik prasidėjusių branduolinių reakcijų sukeltas burbulas. Iki milijonų laipsnių įkaitę pelenai pasiekia beveik 3 mln. km/h greitį, kol išsiveržia į baltojo nykštuko paviršių. Nuo branduolinės kibirkšties iki burbulo išsiveržimo praeina maždaug sekundė.

Mokslininkai spėja, kad degimas prasideda žvaigždės branduolio centre. Degant medžiagoms susidaro karštų pelenų burbulas, kuris, būdamas retesnis nei aplinkinės medžiagos, iškyla į išorę. Visiškai palikti žvaigždės paviršiaus jis negali dėl traukos jėgos. Todėl šie greitai judantys pelenai plaukia aplink baltąjį nykštuką ir susiduria priešingoje pusėje nuo tos, kurioje burbulas iškilo į paviršių. Susidūrimas sukelia sprogimą, kuris galutinai sudegina žvaigždę.

Tačiau tai – tik vienas iš keturių galimų scenarijų. Kad išsiaiškintų, kuris scenarijus labiausiai atitinka tikrą supernovą, mokslininkai šiemet planuoja atlikti daugiau nei tūkstantį virtualių eksperimentų.