След три месеца очакване да се взриви звездата, Ханс-Томас Янка - теоретичен астрофизик в Института за астрофизика "Макс Планк" в Германия,.и екипът му най-накрая видяха огромната си детайлна симулация, близо до детонацията. Всеки ден техният суперкомпютър изчислява само 5 милисекунди от живота на звездата. В предишните опити на екипа да направи реалистична симулация звездата не избухваше. Този път, през 2015 г., Янка наблюдава как ударната вълна, необходима за начало на експлозията, продължава да расте; звездата става супернова. "Това беше моментът, в който разбрахме, че този път сме в точката, към която сме се стремили в продължение на две десетилетия", казва Янка пред Nature, "Бяхме на път да изясним механизма на експлозията на тези масивни звезди."
Вижте във видеото на Nature как избухва супернова. Създаването на този графичен резултат е отнело 2 десетилетия суперкомпютърни изчисления:
Когато една масивна звезда умре, тя може да избухне в супернова и за секунда да освети цяла галактика. Но какво точно причинява избухването на супернова, е мистерия повече от 50 години. Учените не могат просто да погледнат вътре в звездата, така че единственият начин да разбера какво предизвиква експлозията, известна като "ядрена свръхнова", е да я симулират. Процесите във вътрешността звездата се моделират на суперкомпютър.
Физиката, участваща в експлозиите на свръхнова, е сложна. Едва с модерните суперкомпютри физиците можахада моделират процеса с достатъчно подробности, за да направят звездите да експлодират в 3D.
Симулацията на взрива, който в реалността трае по-малко от половин секунда, може да отнеме на суперкомпютър шест месеца.
Но последните модели на учените най-накрая се приближават до причината за избухването на свръхнова.
Симулациите започват от края на живота на звездата. След като изчерпа водорода си, звездата започва да се свива. В центъра ѝ се образува желязно ядро. Материята в ядрото се срива под силата на гравитацията и в ядрото се образува неутронна звезда - топка с размерите на град, с материя повече от Слънцето. Ядрото на звездата е хиляди пъти по-малко от самата звезда, но все пак е няколкостотин километра.
Физиците смятат, че когато колапсът на материята достига неутронната звезда в центъра, следва масивна ударна вълна, която се връща навън. Във видеото можете да видите ударна вълна в светло синьо. Но тогава вълната среща повече колабираща материя, стои и не може да напусне сърцевината. Звездата не експлодира и дотук стигаха предишните симулации.
Но днешните симулации отиват много по-далеч. Малки неравномерности в потока материя могат бързо да преминат в масивни трептения. В модела те наподобяват бурно бълбукане на материята около неутронната звезда.
Междувременно неутрино - частиците, произведени от неутронната звезда, силно загряват заобикалящата материя, при която те започват да "врят" като водата на котлона. В крайна сметка силната топлина на неутриното се комбинира с натиска на тези бурни движения и освобождава шоковата вълна. Вълната се ускорява навън от ядрото и избухва в звездата.
Макар че всичко това се случва за по-малко от половин секунда, на вълната може да ѝ отнеме ден да стигне до повърхността на звездата и да създаде грандиозните фойерверки, които виждаме.
Разбирането на този механизъм ще помогне на астрономите да разберат други важни процеси в космоса, като как тези мощни експлозии създават новите атомни елементи, които са жизненоважни за възникването на млади звезди и планети.
Въпреки че физиците все още не могат да претендират, че имат пълната картина, техните симулации са достатъчно добри, за да се сравнят с наблюденията в реалния живот. И ако една супернова избухва днес, съвременните детектори могат да открият неща като неутрино или гравитационни вълни, които и двете преминават през материята безпрепятствено. Това ще
ще позволи на астрономите да погледнат във вътрешността на експлодиращата звезда за пръв път.
Учените смятат, че последната супернова, която се е взривила в нашата галактика, е около 1870 г., но изглежда се случва по веднъж на двеста години. Затова астрономите се нуждаят от симулации, и то много.
