Evrendeki en büyük yıldızların yakıtı bittiğinde, süpernova olarak patlarlar, içe doğru çökerler ve arkalarında bir nötron yıldızı, kara delik bırakırlar ya da tamamen buharlaşırlar.
Gelişmekte olan patlamanın içinde neler olduğunu anlamak zordur ve özellikle de egzotik süpernovalar olarak adlandırılan, yıldız patlamalarının en nadir ve en parlak türleri için böyledir.
Bu nadir süpernovaların dinamiklerini daha iyi anlamak için gökbilimciler süreci simüle etmek üzere güçlü süper bilgisayarlar kullanıyorlar. Yıllar süren gerçek dünya araştırmaları ve milyonlarca saatlik süper bilgisayar hesaplama süresinin ardından, araştırmacılar egzotik süpernovaların ilk yüksek çözünürlüklü, 3D hidrodinamik simülasyonunu tamamladılar.
Tayvan'daki Academia Sinica Astronomi ve Astrofizik Enstitüsü'nden (ASIAA) Ke-Jung Chen, uluslararası bir ekibe liderlik etti ve Lawrence Berkeley Ulusal Laboratuvarı ile Japonya Ulusal Astronomik Gözlemevi'ndeki süper bilgisayarları kullandı. Bulgularını The Astrophysical Journal'da yayınladılar.
Süpernovalar, büyük yıldızların yaşamlarının sonunu işaret eden parlak ve güçlü patlamalardır ve gökbilimciler bu patlamalar hakkında nispeten kapsamlı bir anlayışa sahiptir.
Örneğin, süpernovaların çoğu için içsel parlaklıkları her zaman iyi bilinmektedir ve bilim insanları bir süpernova patlaması sırasında neler olduğuna dair bilgisayar modelleri oluşturabilmişlerdir.
Ancak son yıllarda, büyük ölçekli süpernova gözlemleri, biri sıradan süpernovalardan onlarca ila yüzlerce kat daha parlak olan ve diğeri son derece uzun süreler boyunca devam eden nadir kozmik patlama türlerini ortaya çıkardı. Egzotik süpernovalar olarak adlandırılan bu nadir olaylar, süpernova fiziğine ilişkin daha önce yerleşmiş anlayışları zorlamakta ve altüst etmektedir.
Süper parlak süpernovalar normal süpernovalardan yaklaşık 100 kat daha parlaktır ve parlaklıklarını genellikle sadece birkaç hafta ile birkaç ay arasında korurlar.
Sonsuz ışıklı süpernovalar parlaklıklarını birkaç yıl veya daha uzun süre koruyabilirler. Diğer egzotik süpernovalar parlaklıkta düzensiz ve aralıklı değişimler sergiler.
Egzotik süpernova şüphelileri, Güneş'in 80 ila 140 katı arasında değişen kütlelere sahip yıldızlardır. Bilim insanları, bu olağandışı süpernovalar hakkında daha fazla bilgi edinmenin, evrendeki en büyük kütleli yıldızların evrimini anlamanın anahtarı olabileceğini söylüyor.
Bununla birlikte, bu büyük patlamalar sırasında neler olduğunu modellemek oldukça zordur ve bu yeni makalede Ke-Jung Chen ve ekibi, mevcut modellerin çoğunlukla tek boyutlu simülasyonlarla sınırlı olduğunu söyledi.
Araştırmacılar, son teknoloji süper bilgisayar simülasyonlarını ve milyonlarca saatlik hesaplama süresini kullanarak, egzotik bir süpernova patlamasının iç kısmındaki türbülanslı yapıların tüm süpernovanın parlaklığını ve patlama yapısını nasıl etkilediğini modelleyebildiler.
Ekip, "Türbülans, düzensiz sıvı hareketinden kaynaklanan ve karmaşık dinamiklere yol açan bir süpernova patlaması sürecinde kritik bir rol oynuyor" diye yazdı.
"Bu çalkantılı yapılar maddeyi karıştırıp çarpıtarak enerjinin salınımını ve transferini, dolayısıyla da süpernovanın parlaklığını ve görünümünü etkiliyor."
Ekip, egzotik süpernovaları daha iyi anlamak için daha fazla araştırma yapılması gerektiğini, özellikle de yeni nesil süpernova araştırma projelerinin büyük olasılıkla bu olaylardan daha fazlasını tespit edeceğini söyledi.
Şili'deki Vera Rubin Teleskobu'nun on yıllık araştırması sırasında geniş bir mesafe aralığında üç ila dört milyon süpernova keşfedeceği tahmin ediliyor. Ayrıca, Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu ve Euclid gibi geniş alanlı yakın kızılötesi görevler bu olaylardan daha fazlasını ortaya çıkaracaktır.
Bilgisayar simülasyonu ve modelleme yoluyla bu olaylar hakkında daha fazla bilgi sahibi olmak, çok büyük kütleli yıldızların ölümüne ilişkin kavrayışımızın artmasına yardımcı olacaktır.
Kaynak: https://www.sciencealert.com/