Ученые впервые создали трехмерную гидродинамическую модель сверхновых, относящихся к редкому типу парно-нестабильных сверхновых. Результаты, опубликованные в The Astrophysical Journal, объясняют некоторые необычные характеристики этих экзотических явлений, в том числе повторяющиеся вспышки и экстремальную яркость.
Узнайте больше в полной версии ➞Предыдущие модели сверхновых, внутри которых происходят сложные процессы, были одномерными и двухмерными, хотя в экзотических сверхновых большое значение имеют многомерные эффекты, в том числе турбулентность и распространение излучения и его взаимодействие с веществом. Кроме того, увеличение масштаба модели значительно повышает сложность и необходимые вычислительные ресурсы.
Новая модель продемонстрировала, что явление прерывистых извержений в массивных звездах может проявлять характеристики, аналогичные множественным более тусклым сверхновым. При столкновении материалов разных периодов извержения примерно 20-30 процентов кинетической энергии газа может быть преобразовано в излучение, что и объясняет явление сверхсветящихся сверхновых. Эффект радиационного охлаждения приводит к тому, что извергающийся газ образует плотную, но неровную трехмерную листовую структуру, и этот слой становится основным источником светового излучения сверхновой.
Парно-нестабильные сверхновые — это исключительно яркие сверхновые, предшественниками которых являются очень массивные звезды с низкой металличностью. Такие звезды удерживают внешние слои от коллапса за счет внутреннего давления высокоэнергетического гамма-излучения. Гамма-лучи взаимодействуют с атомными ядрами, производя электрон-позитронные пары, и при возрастании температуры звезды и энергии излучения процесс рождения пар становится лавинообразным. В результате давление гамма-излучения снижается до критического уровня и становится неспособным удерживать звезду от коллапса.