Astronomen zijn nu in een betere positie om observaties van supernovaresten te interpreteren dankzij computersimulaties van deze catastrofale gebeurtenissen door RIKEN-astrofysici.

Wanneer bepaalde soorten sterren sterven, ze gaan uit in een gloed van glorie - een ongelooflijk krachtige explosie die bekend staat als een supernova. Een van de meest voorkomende vormen van supernova, type Ia, begint met een dichte witte dwergster die zijn waterstofbrandstof heeft opgebrand. Materie die van een begeleidende ster stroomt, kan een op hol geslagen kernfusiereactie in de dwerg op gang brengen, veroorzaakt een enorme vuurzee die veel van de zwaardere elementen in het heelal creëert. Deze worden naar buiten geslingerd in een lichtgevende wolk die bekend staat als een overblijfsel, die een afdruk van de explosie draagt.

Gilles Ferrand van het RIKEN Astrophysical Big Bang Laboratory en collega's in Japan en Duitsland hebben driedimensionale computersimulaties ontwikkeld die supernova's nabootsen. Hun simulaties omvatten twee stappen:de eerste modelleert de supernova-explosie zelf, terwijl de tweede dat gebruikt als input voor een model van het supernova-overblijfsel. "Ons doel is om te onderzoeken hoe verschillende explosieomstandigheden restanten produceren met karakteristieke vormen en composities, vergelijkbaar met die we in onze Melkweg waarnemen, ’ legt Ferrand uit.

De nieuwste simulaties van het team richten zich op twee aspecten van supernova's:hoe de explosie ontbrandt in een witte dwerg, en hoe de verbranding door de ster scheurt. Ontsteking kan op slechts een paar plaatsen in de witte dwerg beginnen, of het kan op veel punten tegelijk worden geactiveerd. In de tussentijd, de verbranding kan een deflagratie zijn - een turbulent vuur dat langzamer beweegt dan de lokale geluidssnelheid - of het kan een deflagratie zijn gevolgd door supersonische detonatie.

Door deze opties op verschillende manieren te combineren, de onderzoekers produceerden vier modellen van supernovaresten. "Elk model heeft zijn onderscheidende eigenschappen, " zegt Ferrand. Bijvoorbeeld, een supernova met weinig ontstekingspunten en een deflagratie-explosie produceerde een overblijfsel met een symmetrische granaat die verschoven was vanaf het midden van de explosie. In tegenstelling tot, een simulatie met weinig ontstekingspunten en een detonatie leverde een overblijfsel op waarvan de helft van de buitenschil twee keer zo dik was als de andere helft. Restanten van de deflagratiesimulaties bevatten ook onverwachte 'naden' van dichter materiaal.

Deze resultaten suggereren dat de beste tijd om de afdruk van een supernova op zijn overblijfsel te zien, ongeveer 100-300 jaar na de explosie is. Deze afdruk is langer zichtbaar in supernova's met minder ontstekingspunten, en alle overblijfselen in de simulaties werden in het algemeen binnen 500 jaar bolvormig. Deze resultaten zullen astronomen leiden bij het interpreteren van waarnemingen van supernovaresten.