Nauka dla Społeczeństwa

28.03.2024
PL EN
25.05.2015 aktualizacja 25.05.2015

Polowanie na supernowe za pomocą superkomputerów

Symulacja zachowania materii po wybuchu supernowej. Na niebiesko zaznaczono obszar, w którym trafia na drugą z gwiazd układu podwójnego. Źródło: Daniel Kasen, Berkeley Lab/UC Berkeley. Symulacja zachowania materii po wybuchu supernowej. Na niebiesko zaznaczono obszar, w którym trafia na drugą z gwiazd układu podwójnego. Źródło: Daniel Kasen, Berkeley Lab/UC Berkeley.

Naukowcom udało się zaobserwować błysk promieniowania ultrafioletowego po wybuchu supernowej typu Ia, co jest zgodne przewidywaniami z 2010 roku na podstawie obliczeń z wykorzystaniem superkomputerów. Wyniki badań ukazały się w czasopiśmie „Nature”.

W metodzie naukowej są dwa główne rodzaje badań: prace teoretyczne oraz wykonywanie eksperymentów. Niektórzy wyróżniają jeszcze osobny, trzeci filar współczesnej nauki: obliczenia komputerowe. Najnowsze wyniki badań nad supernowymi mogą być potwierdzeniem takiego stwierdzenia.

Supernowe typu Ia są bardzo ważnymi obiektami w astronomii, bowiem służą jako wyznaczniki odległości we Wszechświecie, nawet do odległych galaktyk. Jednak najnowsze badania sugerują, że supernowe tego typu nie są aż tak idealne, jak do tej pory zakładano.

„Dzięki wykalibrowaniu względnej jasności supernowych typu I z dokładnością do kilku procent, astronomowie odkryli m.in. że tempo rozszerzania się Wszechświata wzrasta. Jednak aby posunąć się w badaniach jeszcze dalej i spróbować poznać dokładne własności ciemnej energii, potrzebna jest lepsza dokładność. Jeżeli nie wiemy dokładnie jak wyglądają poprzedniczki supernowych typu Ia, nie możemy być całkowicie pewni czy pomiary kosmologiczne są poprawne” - tłumaczy Daniel Kasen, profesor astronomii i fizyki na University of Kalifornia w Berkeley (UC Berkeley) w Stanach Zjednoczonych.

W 2010 roku Kasen zaproponował nową metodę testowania pochodzenia supernowych. Dzięki argumentom teoretycznym i symulacjom komputerowym pokazał, że jeżeli supernowa powstaje w układzie podwójnym gwiazd, to zderzenie wyrzuconej materii z drugą z gwiazd powinno wytworzyć krótki błysk światła.

Próba wykrycia takiego błysku oznacza konieczność bardzo szybkiego działania przez astronomów – trzeba zauważyć supernową tuż po wybuchu i szybko skierować na nią teleskop pracujący w ultrafiolecie. Dokonano tego przy pomocy automatycznego systemu intermediate Palomar Transient Factory (iPTF), który opiera się na uczących się algorytmach działających na superkomputerach w National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC). W ten sposób w zaledwie kilka godzin po wybuchu jednej z supernowych natrafiono na zdarzenie określone jako iPTF14atg. W późniejszych obserwacjach za pomocą należącego do NASA teleskopu Swift zarejestrowano ultrafioletowe sygnały zgodne z przewidywaniami Kasena.

Badania Kasena były kluczowe dla pracy zespołu, w którym pracował Yi Cao (Caltech), główny autor pracy, która ukazała się 20 maja w „Nature”. Naukowiec wskazuje, że dzięki superkomputerowi z NERSC, są w stanie wytypować kandydatki na supernowe w ciągu 10-15 minut od wykrycia pojaśnienia.

Obecnie istnieją dwie konkurujące teorie na temat pochodzenia supernowych typu Ia. W obu przypadkach mowa o układzie podwójnym gwiazd, w którym znajduje się biały karzeł i druga gwiazda. W tzw. modelu podwójnej degeneracji drugą gwiazdą także jest biały karzeł. W konkurencyjnym modelu pojedynczej degeneracji drugą gwiazdą jest czerwony olbrzym albo gwiazda podobna do Słońca (w języku naukowym: gwiazda ciągu głównego). Biały karzeł przyciąga materię od swojej towarzyszki, gdy staje się masywniejszy, rośnie temperatura i ciśnienie w jego jądrze i następuje rozpoczęcie reakcji termojądrowych skutkujących wybuchem supernowej typu Ia.

W przypadku modelu pojedynczej degeneracji, według przewidywań Kasena, wyrzucona materia zderzy się z drugą gwiazdą, tworząc falę uderzeniową, która rozgrzeje otoczenie. Według obliczeń naukowca powinno to wyprodukować emisję promieniowania ultrafioletowego w ciągu najbliższych godzin lub dni po wybuchu supernowej. Dokładnie taki przebieg zjawiska zaobserwował Cao i jego zespół.

Uzyskane wyniki mogą być potwierdzeniem, że supernowe typu Ia wybuchają w układach podwójnych gwiazd oraz że przynajmniej część z nich zachodzi według modelu pojedynczej degeneracji (co nie wyklucza, że inne przypadki są zgodne z konkurencyjnym modelem). (PAP)

cza/ krf/

Przed dodaniem komentarza prosimy o zapoznanie z Regulaminem forum serwisu Nauka w Polsce.

Copyright © Fundacja PAP 2024