|
Новый способ анализа мощных космических взрывов
|
|
|
|
Приведу несколько примеров астрофизических взрывов, которые вызваны коллапсом железного ядра массивной звезды (известной как сверхновая с коллапсом ядра), поглощением спагетти-остатков звезды массивной черной дырой (известной как событие приливного разрушения) и безудержным ядерным синтезом на поверхности земли. белый карлик (известный как сверхновая типа 1А). Такие взрывы происходят часто, но чаще всего в отдаленных галактиках, и только недавно астрономы смогли заглянуть достаточно далеко в космос, чтобы обнаружить их в значительном количестве, и многие другие уже в пути.
|
|
|
|
Эрик Кофлин, доцент кафедры физики Колледжа искусств и наук Сиракузского университета, разработал новый способ быстрого моделирования этих взрывов и происхождения света, который мы в конечном итоге видим. Его исследование было опубликовано в Astrophysical Journal Letters.
|
|
|
|
"Благодаря этому новому пониманию мы можем моделировать излучение при взаимодействии взрыва с окружающей средой, что позволяет нам проследить его эволюцию со временем", - говорит Кофлин.
|
|
|
|
|
|
|
В течение многих лет астрономы знали, когда гигантская звезда погибает в результате собственного гравитационного коллапса. Это происходит потому, что ее коллапс приводит к обратному эффекту имплозии, когда в ее центре образуется нейтронная звезда, что приводит к взрыву, который приводит к чрезвычайно интенсивной и яркой вспышке — теперь известной как сверхновая с коллапсом ядра. Те, что происходят в пределах нашей галактики (или в других, очень близких галактиках), можно увидеть невооруженным глазом, но сегодня многие сверхновые обнаруживаются современными телескопами со скоростью десятков вспышек за ночь.
|
|
|
|
Однако другие виды взрывов распознать сложнее, поскольку они происходят слишком далеко или слишком быстро тускнеют. Например, быстро затухающие электромагнитные вспышки легко не заметить, если не смотреть в нужное место на небе в нужное время. Тем не менее, они могут выделять количество энергии, сравнимое со стандартным взрывом сверхновой.
|
|
|
|
"Эти взрывы могут высвобождать миллиарды и миллиарды миллиардов атомной энергии каждый день", - говорит Кофлин. "Такие кратковременные, высокоэнергетические события происходят во Вселенной постоянно".
|
|
|
|
Астрономы стремятся к открытиям, связанным с коллапсом ядра сверхновой и другими яркими, быстро развивающимися явлениями в космосе, которые в совокупности называются "переходными процессами". Новая модель Кофлина поможет в этом поиске.
|
|
|
|
Коллапс ядра сверхновой происходит, когда новообразованная нейтронная звезда "отскакивает" и меняет направление звездного взрыва, вызывая ударную волну во внешних слоях звезды. Огромное количество обломков сверхновой — или выбросов — выбрасывается в газ, окружающий умирающую звезду.
|
|
|
|
Выброшенный материал изначально чрезвычайно горячий и излучает огромное количество света, и радиоактивный распад тяжелых атомных элементов также вносит свой вклад в это излучение. Взаимодействие между выбросом и окружающим газом также может дополнять, а в некоторых случаях и доминировать, этот выброс, поскольку генерируются две дополнительные ударные волны, которые ускоряют окружающий газ и замедляют движущийся наружу выброс.
|
|
|
|
Эта "оболочка" из ударного материала со временем расширяется наружу, производя не только видимый свет, но и радиоизлучение, которое указывает на присутствие нагретого ударом газа. Модель Кофлина предоставляет новую методологию отслеживания эволюции снаряда, образующегося в результате этого взаимодействия, которая может быть использована наряду с радиоданными для определения свойств взрыва, таких как его энергия.
|
|
|
|
Кофлин применит свою модель к данным программы Legacy Survey of Space and Time (LSST), которая будет проводиться обсерваторией Веры К. Рубин, которая должна быть запущена в эксплуатацию в следующем году в Андах в Чили. Обсерватория Рубина проведет 10-летнее исследование неба, которое позволит получить огромные объемы астрономических данных, которые астрономы проанализируют, что приведет к новым открытиям о Вселенной, зависящей от времени.
|
|
|
|
Обсерватория Рубина включает в себя 8,4-метровый телескоп мирового класса, соединенный с 3,2-гигапиксельной камерой, которая является самой большой цифровой камерой, когда-либо созданной для астрономии.
|
|
|
|
Каждые три-четыре ночи телескоп будет снимать все видимое небо Южного полушария, что позволит ему обнаруживать более отдаленные или тусклые объекты, которые на короткое время меняют яркость или направление.
|
|
|
|
"В течение следующих 10 лет мы будем наблюдать миллиарды галактик, а затем, соответственно, миллионы таких переходных процессов, которые вызваны множеством различных явлений", - говорит Кофлин.
|
|
|
|
Набор данных открытого доступа из обсерватории Рубина будет больше и более подробным, чем все, что было до него.
|
|
|
|
"Как астроном-теоретик, я пытаюсь собрать из этих данных целостную картину происходящих взрывных явлений", - говорит Кофлин. "И я попытаюсь понять, как работает физика, чтобы воссоздать эти взрывные явления".
|
|
|
|
Однако для того, чтобы стимулировать ранние открытия, необходимы междисциплинарные исследования.
|
|
|
|
Кофлин получил стипендию "Scialog". Первая сессия Scialog состоится в ноябре в Тусоне, штат Аризона, чтобы наладить связи между 50 начинающими учеными: астрономами-наблюдателями, космологами, физиками-теоретиками и астрофизиками, разработчиками компьютерных моделей, специалистами по обработке данных и программному обеспечению.
|
|
|
|
Участники Scialog планируют воспользоваться беспрецедентным объемом базы данных, стимулируя совместные проекты.
|
|
|
|
"Мы говорим о петабайтах (миллионе гигабайт) данных, с которыми нужно работать и которые нужно просеивать", - говорит Кофлин. "Мы объединим людей из разных дисциплин, которые будут думать о решениях проблем, связанных с огромными объемами данных, или о новых методах использования этих данных для создания чего-то нового. Обсерватория Рубина поможет нам получить представление о том, как происходит гибель массивных звезд и как они производят огромное количество энергии. В конечном счете мы могли бы узнать, что движет некоторыми из этих энергетических явлений".
|
|
|
|
Источник
|
