A partire dal comportamento di piccole fiamme in laboratorio, un team di ricercatori ha compreso meglio le forze titaniche che guidano le esplosioni di una supernova di tipo Ia. Queste esplosioni stellari sono strumenti importanti per studiare l'evoluzione dell'Universo e avere una migliore comprensione di come si comportano aiuterebbe a rispondere meglio ad alcune delle questioni fondamentali nel campo dell'astrofisica.
La stella supergigante rossa
Supernovae di tipo Ia si forma quando una stella nana bianca (il residuo di una stella come il nostro Sole) accumula massa da una stella compagna finché riaccende la sua fornace ed esplode, facendo eclissare tutte le altre stelle vicine della galassia.
Poiché queste esplosioni stellari hanno una luminosità caratteristica, gli astronomi le utilizzano per calcolare le distanze cosmiche. (Le supernovae di tipo Ia sono state studiate da due gruppi di ricerca indipendenti che hanno determinato che l'espansione dell'Universo è in accelerazione, guadagnando lil Premio Nobel 2011 per la Fisica).
Per comprendere meglio le complesse condizioni di guida questo tipo di supernova, i ricercatori hanno eseguito nuovi calcoli in 3-D della turbolenza che si ritiene le spinge fino ad una lenta combustione oltre i suoi limiti, provocando una rapida esplosione, la cosiddetta deflagrazione e detonazione di transizione (DDT).
Il perché in cui questo fenomeno avviene è oggetto di accesi dibattiti e questi calcoli forniscono informazioni su ciò che sta accadendo nel momento in cui la stella nana bianca rende questo passaggio spettacolare esplodendo come supernova.
"Le proprietà dedotte da queste simulazioni permetteranno di comprendere meglio il processo delle DDT, se dovessero verificarsi", ha detto Aaron Jackson, attualmente al Research Associate NRC presso il Laboratorio di Fisica Computazionale e Fluid Dynamics presso del Naval Research Laboratory di Washington.
Il meccanismo di transizione deflagrazione-detonazione non è ancora ben compreso, ma l'ipotesi prevalente nella comunità astrofisica è che se la turbolenza è abbastanza intensa, le DDT si verificheranno. L'estrema intensità della turbolenza dedotta nella nana bianca dalle simulazioni dei ricercatori suggeriscono che le DDT sono probabili, ma la mancanza di conoscenza del processo consente una vasta gamma di
risultati possibili dell'esplosione.
La corrispondenza delle simulazioni per le supernove osservate sono in grado di identificare le condizioni probabili per le DDT.
"Ci sono alcune opzioni per come simulare il modo in cui per le supernove potrebbero funzionare, ognuna delle quali presenta vantaggi e svantaggi diversi", ha detto Townsley. "Il nostro obiettivo è di fornire una simulazione più realistica di come uno scenario di supernova si esibirà , ma questo è un obiettivo a lungo termine e coinvolge molti miglioramenti differenti che sono ancora in corso".
I ricercatori ipotizzano che questa migliore comprensione dei fondamenti fisici del meccanismo di esplosione, ci darà una maggiore sicurezza nell'uso delle supernovae di tipo Ia, come candele standard, e può produrre stime più precise sulla distanza cosmica.
Traduzione a cura di Arthur McPaul
Foto in alto:
La figura in alto mostra quattro scatti di come le fiamme si propagano nel tempo inizialmente come subsoniche fino a raggiungere una specifica densità (in verde) al punto che avviene la detonazione
A colori viene invece mostrata il progresso variabiale della reazione dal quasi equilibrio nucleare (NSQE) al all'equilibrio statistico nucleare (NSE).
Il contorno blu marca la separazione tra il precedente nucleo convettivo e il successivo strato esterno isotermico.
La scala della figura a destra è più ampia rispetto alle altre tre. (Credit: Aaron Jackson)
Fonte:
http://www.sciencedaily.com/releases/2011/11/111122113214.htm
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