Tamsiosios energijos, paslaptingos jėgos, spartinančios Visatos plėtimąsi, atradimas buvo pagrįstas 1a tipo supernovų stebėjimais, o šie žvaigždžių sprogimai ilgą laiką buvo naudojami kaip „standartinės žvakės“, norint išmatuoti plėtimąsi. Naujas tyrimas atskleidžia šių supernovų kintamumo šaltinius ir, norėdami tiksliai nustatyti tamsiosios energijos prigimtį ir nustatyti, ar ji yra pastovi, ar kintama bėgant laikui, mokslininkai turės rasti būdą išmatuoti kosminius atstumus daug tiksliau, nei jie turi. praeitis.
„Pradėdami naujos kartos kosmologinius eksperimentus, mes norėsime naudoti 1a tipo supernovas kaip labai jautrius atstumo matus“, - teigė vadovaujantis šios savaitės „Nature“ publikuoto tyrimo autorius Danielius Kasenas. „Mes žinome, kad jie nėra visiško ryškumo, ir turime būdų, kaip tai ištaisyti, tačiau turime žinoti, ar yra sistemingų skirtumų, kurie pakreiptų atstumo matavimus. Taigi šis tyrimas ištyrė, kas lemia tuos ryškumo skirtumus. “
Kasenas ir jo bendraautoriai - Fritzas Röpke iš Makso Plancko Astrofizikos instituto Garchinge (Vokietija) ir Stanas Woosley, UC „Santa Cruz“ astronomijos ir astrofizikos profesorius - naudojo superkompiuterius, kad paleistų daugybę 1a tipo supernovų modeliavimo. Rezultatai rodo, kad didelę šių supernovų įvairovės dalį lemia chaotiškas procesų pobūdis ir dėl to atsirandanti sprogimų asimetrija.
Kasenas teigė, kad šis kintamumas neatliktų sisteminių klaidų matavimo tyrimuose, jei tyrėjai naudojasi daugybe stebėjimų ir taiko standartines pataisas. Tyrimas išaiškino nedidelį, bet potencialiai nerimą keliantį poveikį, kurį gali sukelti sisteminiai žvaigždžių cheminės sudėties skirtumai skirtingu visatos istorijos laikotarpiu. Tačiau tyrėjai gali naudoti kompiuterinius modelius, kad galėtų dar labiau apibūdinti šį poveikį ir sukurti jo korekcijas.
1a tipo supernova įvyksta, kai baltoji nykštukė žvaigždė įgyja papildomos masės, gurkšnodama medžiagą toliau nuo žvaigždės kompanionės. Kai ji pasiekia kritinę masę, kuri yra 1,4 karto didesnė už Saulės masę, įpakuotą į Žemės dydžio objektą, karštis ir slėgis žvaigždės centre sužadina bėgančią branduolio sintezės reakciją, o baltasis nykštukas sprogo. Kadangi pradinės sąlygos visais atvejais yra beveik vienodos, šių supernovų šviesumas yra vienodas, o jų „šviesos kreivės“ (kaip keičiasi šviesumas laikui bėgant) yra nuspėjamos.
Kai kurie iš jų yra ryškesni nei kiti, tačiau šie liepsnoja ir blunka lėčiau, o ši koreliacija tarp ryškumo ir šviesos kreivės pločio leidžia astronomams pritaikyti pataisą norminant savo pastebėjimus. Taigi astronomai gali išmatuoti 1a tipo supernovos šviesos kreivę, apskaičiuoti vidinį jos ryškumą ir tada nustatyti, kaip toli jis yra, nes matomas ryškumas mažėja atstumu (lygiai taip, kaip žvakė atrodo silpnesnė per atstumą, nei arti). .
Kompiuteriniai modeliai, kurie buvo naudojami imituoti šias supernovas, remiasi dabartiniu teoriniu supratimu apie tai, kaip ir kur uždegimo procesas prasideda baltojoje nykštukėje ir kur jis pereina nuo lėto deginimo prie sprogstamosios detonacijos.
Modeliavimas parodė, kad sprogimų asimetrija yra pagrindinis veiksnys, lemiantis 1a tipo supernovų ryškumą. „Priežastis, dėl kurios šie supernovos nėra visiško ryškumo, yra glaudžiai susijusi su šiuo sferinės simetrijos sulaužymu“, - teigė Kasenas.
Dominuojantis kintamumo šaltinis yra sprogimų metu vykstanti naujų elementų sintezė, kuri yra jautri pirmųjų kibirkščių, uždegančių termobranduolinį išbėrimą baltojoje nykštukėje, branduolio geometrijos skirtumams. Nikelis-56 yra ypač svarbus, nes šio nestabilaus izotopo radioaktyvusis skilimas sukuria papildomą žvilgesį, kurį astronomai gali stebėti mėnesius ar net metus po sprogimo.
„Nikelio-56 skilimas yra tai, kas stiprina šviesos kreivę. Sprogimas baigėsi per kelias sekundes, todėl tai, ką matome, lemia tai, kaip nikelis šildo šiukšles ir kaip šiukšlės spinduliuoja šviesą “, - teigė Kasenas.
Kasenas sukūrė kompiuterio kodą, skirtą imituoti šį spinduliuotės perdavimo procesą, panaudodamas išimtuotų sprogimų išvestis, kad gautų vizualizacijas, kurias galima tiesiogiai palyginti su astronominiais supernovų stebėjimais.
Geros žinios yra tai, kad kompiuterinių modelių kintamumas sutampa su 1a tipo supernovų stebėjimais. „Svarbiausia, kad šviesos kreivės plotis ir didžiausias skaistis yra koreliuojami taip, kad atitiktų stebėtojų radinius. Taigi modeliai atitinka stebėjimus, kuriais buvo paremtas tamsiosios energijos atradimas “, - teigė Woosley.
Kitas kintamumo šaltinis yra tas, kad šie asimetriniai sprogimai atrodo skirtingai, žiūrint skirtingais kampais. Kasenas sako, kad tai gali atspindėti net 20 procentų ryškumo skirtumų, tačiau efektas yra atsitiktinis ir sukuria išsklaidymą matavimuose, kuriuos galima statistiškai sumažinti stebint didelį skaičių supernovų.
Sistemingo šališkumo galimybė pirmiausia kyla dėl baltosios nykštukės žvaigždės pradinės cheminės sudėties kitimo. Sunkesni elementai yra sintetinami supernovų sprogimų metu, o tų sprogimų atliekos yra įtraukiamos į naujas žvaigždes. Dėl to neseniai susiformavusiose žvaigždėse greičiausiai yra daugiau sunkiųjų elementų (astronomų terminijoje didesnis „metališkumas“) nei tolimoje praeityje susiformavusiose žvaigždėse.
„Tai yra tas dalykas, kurio mes tikimės vystytis bėgant laikui, taigi, jei pažvelgtumėte į tolimas žvaigždes, atitinkančias daug ankstesnius Visatos istorijos laikus, jos paprastai būtų mažesnio metališkumo“, - teigė Kasenas. „Kai apskaičiavome šio modelio poveikį, nustatėme, kad atstumo matavimo klaidos turėtų būti maždaug 2 procentai ar mažesnės“.
Tolesni tyrimai, naudojant kompiuterinį modeliavimą, leis tyrėjams išsamiau apibūdinti tokių variacijų poveikį ir apriboti jų poveikį būsimiems tamsiosios energijos eksperimentams, kuriems gali prireikti tokio tikslumo lygio, dėl kurio 2 procentų klaidos būtų nepriimtinos.
Šaltinis: „EurekAlert“
