In een recent gepubliceerd onderzoek in de Maandelijkse mededelingen van de Royal Astronomical Society , Dr. Jade Powell en Dr. Bernhard Mueller van het ARC Center of Excellence for Gravitational Wave Discovery (OzGrav) simuleerden drie supernova's die instorten met behulp van supercomputers uit heel Australië, waaronder de OzSTAR-supercomputer van de Swinburne University of Technology. De simulatiemodellen - die 39 keer zijn, 20 keer en 18 keer massiever dan onze zon - onthulde nieuwe inzichten in exploderende massieve sterren en de volgende generatie zwaartekrachtgolfdetectoren.

Kerninstorting supernova's zijn de explosieve sterfgevallen van massieve sterren aan het einde van hun leven. Ze behoren tot de meest lichtgevende objecten in het universum en zijn de geboorteplaats van zwarte gaten en neutronensterren. De zwaartekrachtsgolven die door deze supernova's worden gedetecteerd, helpen wetenschappers de astrofysica van zwarte gaten en neutronensterren beter te begrijpen.

Toekomstige geavanceerde zwaartekrachtgolfdetectoren, ontworpen om gevoeliger te zijn, zou mogelijk een supernova kunnen detecteren - een supernova die instort, zou het eerste object kunnen zijn dat gelijktijdig in elektromagnetisch licht wordt waargenomen, neutrino's en zwaartekrachtsgolven.

Om een ​​kerninstorting supernova in zwaartekrachtsgolven te detecteren, wetenschappers moeten voorspellen hoe het zwaartekrachtgolfsignaal eruit zal zien. Ze gebruiken supercomputers om deze kosmische explosies te simuleren om hun gecompliceerde fysica te begrijpen. Hierdoor kunnen ze voorspellen wat de detectoren zullen zien als een ster explodeert en wat de waarneembare eigenschappen zijn.

In de studie, de simulaties van drie exploderende massieve sterren volgen de werking van de supernovamotor gedurende een lange tijdsduur - dit is belangrijk voor nauwkeurige voorspellingen van de neutronenstermassa's en waarneembare explosie-energie.

OzGrav postdoctoraal onderzoeker Jade Powell zegt:"Onze modellen zijn 39 keer, 20 keer en 18 keer massiever dan onze zon. Het 39-zonnemassamodel is belangrijk omdat het heel snel roteert, en de meeste eerdere supernova-simulaties met een lange duur van de ineenstorting van de kern houden geen rekening met de effecten van rotatie."

De twee meest massieve modellen produceren energetische explosies aangedreven door de neutrino's, maar het kleinste model ontplofte niet. Sterren die niet exploderen, zenden zwaartekrachtsgolven met een lagere amplitude uit, maar de frequentie van hun zwaartekrachtgolven ligt in het meest gevoelige bereik van zwaartekrachtgolfdetectoren.

"Voor de eerste keer, we hebben aangetoond dat rotatie de relatie tussen de frequentie van zwaartekrachtgolven en de eigenschappen van de nieuw gevormde neutronenster verandert, ’ legt Powell uit.

Het snel roterende model toonde grote zwaartekrachtgolfamplitudes die de exploderende ster op bijna 6,5 ​​miljoen lichtjaar afstand detecteerbaar zouden maken door de volgende generatie zwaartekrachtgolfdetectoren. zoals de Einstein-telescoop.