Οι αστρονόμοι προσομοιώνουν πώς συγχωνεύονται οι λευκοί νάνοι και γίνονται σουπερνόβα

Οι αστρονόμοι από το Πανεπιστήμιο του Warwick, σε συνεργασία με το Πανεπιστήμιο του Leicester, έχουν πραγματοποιήσει προσομοιώσεις για τη συγχώνευση δύο λευκών νάνων αστέρια υπό διάφορες συνθήκες. Τα αποτελέσματά τους, που δημοσιεύθηκαν στο περιοδικό μηνιαίων ειδοποιήσεων της Βασιλικής Αστρονομικής Εταιρείας, μας βοηθούν να κατανοήσουμε τα σπάνια αλλά ισχυρά γεγονότα που είναι γνωστά ως Supernovae τύπου IA.

Οι λευκοί νάνοι είναι τα υπολείμματα των αστέρων χαμηλής έως μέσης μάζας που έχουν καεί τα καύσιμα τους. Στα δυαδικά συστήματα, δύο λευκοί νάνοι μπορούν να γυρίσουν ο ένας τον άλλον και, κάτω από τις σωστές συνθήκες, να συγχωνευθούν για να σχηματίσουν έναν πιο μαζικό λευκό νάνο. Εάν αυτό το συγχωνευμένο λευκό νάνο υπερβαίνει μια κρίσιμη μάζα, θα υποβληθεί σε θερμοπυρηνική έκρηξη γνωστή ως Supernova τύπου IA.

Ο τύπος IA Supernovae διαδραματίζει σημαντικό ρόλο σε πολλούς τομείς της αστροφυσικής, από την κατανόηση της χημικής εξέλιξης του σύμπαντος έως τη μέτρηση των αποστάσεων στους γαλαξίες. Ωστόσο, οι ακριβείς λεπτομέρειες του τρόπου με τον οποίο συγχωνεύονται και εκραγούν οι λευκοί νάνοι δεν είναι ακόμα πλήρως κατανοητές.

Για να αποκτήσουν περισσότερες γνώσεις σε αυτή τη διαδικασία, η ερευνητική ομάδα πραγματοποίησε μια σειρά προσομοιώσεων χρησιμοποιώντας τον κώδικα Smeathed Partydy Hydrodyics (SPH), NYX, που αναπτύχθηκε από το Πανεπιστήμιο του Leicester. Οι ερευνητές προσομοίωσαν διαφορετικές αρχικές συνθήκες, συμπεριλαμβανομένων των μαζών των λευκών νάνων, του αρχικού διαχωρισμού τους και των ρυθμών περιστροφής τους.

Διαπίστωσαν ότι το πιο κοινό αποτέλεσμα της συγχώνευσης είναι μια θερμοπυρηνική έκρηξη εάν η συνολική μάζα του συστήματος είναι πάνω από ένα κρίσιμο όριο, το οποίο εξαρτάται από την εξίσωση της κατάστασης που χρησιμοποιείται. Οι προσομοιώσεις έδειξαν επίσης ότι η περιστροφή των λευκών νάνων μπορεί να επηρεάσει σημαντικά το αποτέλεσμα της συγχώνευσης, οδηγώντας στο σχηματισμό μιας μαύρης τρύπας αντί για μια σουπερνόβα εάν η περιστροφή είναι πολύ γρήγορη.

Αυτές οι προσομοιώσεις παρέχουν πολύτιμες πληροφορίες για την κατανόηση των συνθηκών που απαιτούνται για την εμφάνιση των σουπερνόβων τύπου IA. Επιπλέον, οι ερευνητές σχεδιάζουν προσομοιώσεις παρακολούθησης για να διερευνήσουν άλλες πτυχές της δυαδικής διαδικασίας συγχώνευσης του Λευκού Νάνου, συμπεριλαμβανομένου του ρόλου των μαγνητικών πεδίων και της επίδρασης των πρόσθετων φυσικών επιδράσεων, όπως η εκπομπή νετρίνων, για να κατανοήσουν πλήρως αυτά τα ισχυρά γεγονότα.