@ 2016.06.08 , 14:05

科学家成功创造了超新星3D模型

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在它们的生命末期,巨大的恒星会爆炸,将碳、铁和各种自然元素喷射出去。这些元素最终会形成新的恒星,太阳系们,还有宇宙中的各种天体,包括我们。

在一篇发表在The Astrophysical Journal上的新报告中,研究者们开发出一个3D数字模型,以动态的细节展示了恒星在生命末期的活动。

密歇根州立大学物理学和天文学助理教授Sean Couch在新闻发布会中说:“如果我们想要理解整个宇宙的化学演化,以及构成我们的物质是在宇宙中是如何产生和分布的,我们就必须理解超新星的原理。”

在经历数亿年的核聚变后,恒星燃烧的元素越来越重。最终,这些巨大的恒星会燃烧殆尽,得到了一个铁核。由于无法支撑自己的巨大引力,这些恒星就会坍塌。到那时,一种未知的过程非但没有让坍塌发生,反而导致恒星爆炸。

Couch说:“跟我一样的理论学家们一直试图理解这中间发生的事情。如何从一个坍塌的铁核变成一次爆炸呢?”

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创造3D超行星模型

为了理解这一步,研究团队开始搭建一个3D模拟策略。虽然这种3D技术还处在早期阶段,但是初始的结果已经令人鼓舞。在2015年,团队发表了一篇论文,介绍了铁核在最后三分钟内突变为超巨星的3D模拟过程。他们发现,更好的恒星框架表现与强对流产生的运动在坍塌的过程中起到了重要作用。

Couch说:“丝毫不令人惊讶,我们告诉大家的是更加真实的初始条件对结果有着重要影响。”

最近计算机科学的发展帮助团队向着更加精确的超新星3D模拟做出了重大迈进。尤其是千万亿次的超级计算机的崛起使得他们可以制作旋转、磁场和其他复杂物理活动的高保真模型,在此之前他们无能为力。

Couch说:“一般来说,在过去我们进行这类模拟时,我们都会忽视宇宙中存在的磁场,因为如果我们把它们加入计算,这将会增加运算的复杂程度。但是有了新模拟之后,我们发现磁场在合适的时间刚好给了促使超新星爆炸一个助力。”

他接着说:“我们的模拟仅仅是真正真实的超新星3D模拟的第一步。但是它们已经证明,巨型恒星最后一刻的演化可以通用3D模拟出来。”

本文译自 redorbit,由译者 许叔 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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