Populære Innlegg

Redaksjonens - 2019

Turbulente tider: Når stjerner nærmer seg

Anonim

HITS astrophysicists bruker nye metoder for å simulere den felles konvoluttfasen av binære stjerner, oppdage dynamiske uregelmessigheter som kan bidra til å forklare hvordan supernovae utvikler seg.

annonse


Når vi ser på nattehimmelen, ser vi stjerner som små lyspunkter, og ekverger en ensom eksistens på enorme avstander fra Jorden. Men forestillinger er villedende. Mer enn halvparten av stjernene vi kjenner til har en følgesvenn, en andre nærliggende stjerne som kan ha stor innvirkning på deres primære følgesvenner. Samspillet mellom disse såkalte binære stjernesystemene er spesielt intensivt når de involverte to stjernene går gjennom en fase der de er omgitt av en felles konvolutt som består av hydrogen og helium. Sammenlignet med den overordnede tiden tatt av stjerner for å utvikle seg, er denne fasen ekstremt kort, så astronomer har store problemer med å observere og dermed forstå det. Det er her teoretiske modeller med svært beregningsintensive simuleringer kommer inn. Forskning på dette fenomenet er relevant å forstå en rekke stellarhendelser som supernovaer.

Ved hjelp av nye metoder har astrofysikere Sebastian Ohlmann, Friedrich Röpke, Rüdiger Pakmor og Volker Springel fra Heidelberg Institute for Theoretical Studies (HITS) nå gjort et skritt videre i å modellere dette fenomenet. Som de rapporterer i The Astrophysical Journal Letters, har forskerne med hell brukt simuleringer for å oppdage dynamiske uregelmessigheter som oppstår i den felles konvoluttfasen, og er avgjørende for den etterfølgende eksistensen av binære stjernesystemer. Disse såkalte ustabilitetene forandrer strømmen av saken inne i konvolutten, og påvirker dermed stjernens avstand fra hverandre og bestemmer for eksempel om en supernova vil treffe og i så fall hvilken slags det vil være.

Artikkelen er frukten av samarbeid mellom to HITS-forskergrupper, gruppen fysikk av stavarobjekter (PSO) og Theoretical Astrophysics-gruppen (TAP). Prof. Volker Springels Arepo-kode for hydrodynamiske simuleringer ble brukt og tilpasset for modelleringen. Den løser ligningene på et bevegelsesnett som følger massestrømmen, og forbedrer dermed nøyaktigheten av modellen.

To stjerner, en konvolutt

Mer enn halvparten av stjernene vi kjenner til har utviklet seg i binære stjernesystemer. Energien for deres lysstyrke kommer fra atomfusjonen av hydrogen i kjernen av stjernene. Så snart hydrogenbrennstoffet kjernekraftfusjonen er oppbrukt i de tyngre av de to stjernene, krymper stjernekjernen. Samtidig utvikler en svært utvidet stjernekuvert som består av hydrogen og helium. Stjernen blir en rød gigant.

Når konvoluttene til den røde giganten fortsetter å ekspandere, trekker følgesvenn konvolutten til seg selv gjennom tyngdekraften, og en del av konvolutten strømmer mot den. I løpet av denne prosessen kommer de to stjernene nærmere hverandre. Til slutt kan følgesvennen falle inn i konvoluttene til den røde giganten, og begge stjernene blir da omgitt av en felles konvolutt. Når kjernen til den røde giganten og følgesvenn trekker seg nærmere, gir tyngdekraften mellom dem ut energi som går inn i den felles konvolutten. Som et resultat blir konvolutten utkastet og blander med interstellare materie i galaksen, og etterlater det et nært binært stjernesystem som består av kjernen til giganten og følgesvennsstjernen.

Veien til stjernens eksplosjon

Sebastian Ohlmann fra PSO-gruppen forklarer hvorfor denne felles-konvoluttfasen er viktig for vår forståelse av måten ulike stjernesystemer utvikler seg: "Avhengig av hva systemet i den felles konvolutten ser ut som utgangspunkt, kan svært ulike fenomener oppstå i etterkant, slik at som termonukleære supernovaer. " Ohlmann og kolleger undersøker oppløpet til disse stjernene eksplosjonene, som er blant de mest lysende hendelsene i universet og kan lyse opp en hel galakse. Men modellering av systemene som kan føre til slike eksplosjoner er bedeviled av stor usikkerhet i beskrivelsen av den felles konvoluttfasen. En av grunnene til dette er at kjernen i giganten er alt mellom tusen og ti tusen ganger mindre enn konvolutten, slik at romlige og tidsmessige skalaforskjeller kompliserer prosesseringsprosessen og gjør tilnærminger nødvendige. De metodisk innovative simulasjonene som utføres av Heidelberg-forskerne er et første skritt mot en bedre forståelse av denne fasen.

annonse



Historie Kilde:

Materialer levert av Heidelberg Institutt for teoretiske studier . Merk: Innholdet kan redigeres for stil og lengde.


Tidsreferanse :

  1. Sebastian T. Ohlmann, Friedrich K. Röpke, Rüdiger Pakmor, Volker Springel. HYDRODYNAMISKE MOVING-MESH-SIMULERINGER AV DEN GEMENSINNE ENVELOPEFASJONEN I BINARY STELLAR SYSTEMS . The Astrophysical Journal, 2015; 816 (1): L9 DOI: 10, 3847 / 2041-8205 / 816/1 / L9