Een internationaal team van onderzoekers onder leiding van een Monash-astronoom heeft tot nu toe het langste consistente 3D-model van een door neutrino aangedreven supernova-explosie gemaakt. het helpen van wetenschappers om de gewelddadige dood van massieve sterren beter te begrijpen.

Het onderzoek, uitgevoerd met behulp van de supercomputers Raijin en Magnus in Australië, en anderen in Duitsland en het VK, werd gepubliceerd in het tijdschrift Monthly Notices van de Royal Astronomical Society.

De grootste explosies in het heelal, zogenaamde 'supernova', treden op wanneer sterren die vele malen groter zijn dan onze eigen zon het einde van hun leven bereiken en de kernbrandstof in hun centrum uitputten. Op dit punt is het binnenste deel van de ster, een ijzeren kern zelf ongeveer 1,5 keer zo zwaar als de zon, bezwijkt voor de zwaartekracht en stort binnen een fractie van een seconde in tot een ultradichte neutronenster.

"Wetenschappers zijn verbaasd over hoe de ineenstorting van een ster verandert in een explosie, " zei de hoofdauteur van het onderzoek, Dr Bernhard Müller, van de School voor Natuur- en Sterrenkunde, en het Monash Center for Astrophysics.

"Het onderzoeksteam werkte aan een oplossing voor dit probleem, en de meest veelbelovende theorie suggereert dat lichte en zwakke interagerende deeltjes, neutrino's genaamd, hiervoor de sleutel zijn."

Grote aantallen neutrino's worden uitgezonden vanaf het oppervlak van de jonge neutronenster, en als de verwarming veroorzaakt door de aanvankelijke ineenstorting voldoende sterk is, de met neutrino verwarmde materie drijft een uitdijende schokgolf door de ster en de ineenstorting wordt omgekeerd.

"Wetenschappers hebben lang geprobeerd aan te tonen dat dit idee werkt met behulp van computersimulaties, maar de computermodellen ontploffen vaak nog steeds niet, en kan niet lang genoeg worden uitgevoerd om waargenomen supernova's te reproduceren, ' zei dokter Müller.

"Wat cruciaal is voor succes in 3D is het gewelddadige karnen van warm en koud materiaal achter de schokgolf, die zich op natuurlijke wijze ontwikkelt door de neutrino-verwarming."

Het team, bestaande uit onderzoekers van de Monash University (Australië), Queen's University Belfast, en het Max Planck Instituut voor Astrofysica (Duitsland), simuleerde de fusie van zuurstof tot silicium in een ster 18 keer zo groot als onze zon, gedurende de laatste zes minuten voor de supernova.

Ze ontdekten dat ze een succesvolle explosie konden krijgen omdat de instortende silicium-zuurstof-schaal al sterk werd geroerd.

Daarna volgden ze de explosie meer dan 2 seconden. Hoewel het nog steeds ongeveer een dag duurt voordat de schok de oppervlakte bereikt, ze konden zien dat de explosie en de overgebleven neutronenster begonnen te lijken op degene die we in de natuur waarnemen.

"Het is geruststellend dat we nu plausibele explosiemodellen krijgen zonder ze met de hand te hoeven aanpassen, " zei dr. Bernhard Müller.