Forskere har løst et mysterium bak hypernovaer og gammastråler

En supernova er i utgangspunktet den lyse blitsen til en eksploderende stjerne som skinner lysere enn hele galaksen der den ligger, og gir mer energi enn en vanlig stjerne kan produsere over hele levetiden. De eksplosive strålingsstrålene utstråler stjernemateriale ved hastigheter som når 30.000 kilometer per sekund, eller om lag 10 prosent lysets hastighet.

Stor greie. EN hypernova er 10 til 100 ganger kraftigere enn en supernova. De er de mest energiske hendelsene i det kjente universet utenfor Big Bang.

Dessverre er det ikke mye mer vi faktisk vet om hypernovaer, og de er ikke lett studerte. Men moderne teknologi har gitt oss noen måter å studere disse gigantiske himmelske fenomenene, i form av datasimuleringer.

Forskere ved University of California, Berkeley, brukte supercomputer-simuleringer av en 10 millisekunder sammenbrudd av en massiv stjerne - mer enn 25 ganger solens størrelse - til en nøytronstjerne for å demonstrere hvordan hypernovaer kan generere magnetfeltene som er nødvendig for en stjerne til å plutselig eksplodere og avgive tordnende utbrudd av gammastråler som kan ses halvveis over hele universet.

Funnene, publisert mandag i tidsskriftet Natur, illustrerer hvordan en roterende stjerne som kollapser, forårsaker at magnetfeltet spinner raskere med hver tur, noe som resulterer i en dynamo som sporer magnetfeltet til å vokse en million milliarder ganger større enn jordens magnetfelt.

En dynamo er i utgangspunktet en elektrisk generator som lager en elektrisk strøm ved å dreie ledninger gjennom et magnetfelt. Stellar dynamoer fungerer på samme måte, og genererer elektriske strømninger gjennom rotasjoner av stjernen.

For stjerner, øker strømmen imidlertid magnetfeltet i en tilbakemeldingskrets som resulterer i magnetiske felt som er nesten uforståelige i størrelse og størrelse.

Styrken på disse feltene kan skape hypernova eksplosjoner, samt produsere lange utbrudd av intense gammastråler.

"Folk hadde trodd at denne prosessen kunne fungere," sa lederforfatter Phillip Mosta i en pressemelding. "Nå viser vi det faktisk."

Selvfølgelig tok det 130.000 datakjerner som opererer side om side i to uker rett til å skaffe seg dataene som faktisk viser hvordan denne prosessen fungerer. Simuleringene fant sted på Blue Waters, en av verdens mektigste superdatamaskiner, ved University of Illinois i Urbana-Champaign.

Å forstå hvordan hypernovaer fungerer er avgjørende for å lære mer om livene til stjerner, og forstå hvordan kosmiske fenomener som novas bidrar til å skape de svært tunge elementene vi finner i naturen. Å vite hvordan prosessen fungerer kan også kaste lys på hvordan noen nøytronstjerner utvikler sine egne massive magnetfelt - og bli det som kalles "magnetarer".

Den andre, mer praktiske verdien her, er å lære hvordan dynamo-mekanismen kan fungere for å skape naturlige hendelser som finnes på jorden. Funnene kan for eksempel bedre forklare hvordan småskala turbulens i jordens atmosfære vokser til større værforhold, som orkaner eller tyfoner.

"Det vi har gjort er de første globale ekstremt høyoppløselige simulasjonene av dette som faktisk viser at du lager dette store globale feltet fra en rent turbulent," sa Mosta.

Det er bare en annen måte å studere astrofysikken til verdensrommet kan hjelpe oss med å forstå livet på jorden.