Y, finalmente, explotan, ensuciándo el universo con los elementos de la vida tal como la conocemos: hidrógeno, oxígeno, carbono, etc Todo incluyéndonos a nosotros mismos es el resultado de la muerte violenta de una estrella. "Somos polvo de estrellas, somos dorados, somos carbono de miles de millones de años de antiguedad", dice la canción "Woodstock", de Crosby, Stills, Nash y Young.Y ninguna estrella hace mejor esto que aquellas que algún día se convertiran en supernovas tras el colapso de su núcleo, o sea estrellas de más de ocho masas solares.Sin embargo, la evolución y la naturaleza de esta fuente de elementos es todavía un misterio, uno de los grandes problemas sin resolver de la astrofísica. Pero quizás no por mucho tiempo sin resolverse. Un equipo dirigido por Tony Mezzacappa del Oak Ridge National Laboratory(ORNL) se está acercando a la explicación de los orígenes de las explosiones CCSN(supernova de núcleo colapsado) con la ayuda de Jaguar, un superordenador Cray XT5 ubicado en el Oak Ridge Leadership Computing Facility del ORNL.
En esencia, dijo Eirik Endeve, autor principal del más reciente trabajo del equipo, los investigadores quieren saber cómo estos campos magnéticos se crean y cómo afectan las explosiones de estas estrellas masivas . Un conjunto de recientes simulaciones permitió al equipo hacer frente a algunas de las preguntas más fundamentales que rodean los campos magnéticos de las CCSNs. Sus hallazgos fueron publicados en The Astrophysical Journal . Desenmarañando el misterio que rodea a los poderosos campos magnéticos de estas estrellas, en última instancia, los investigadores podrían explicar mucho acerca de por qué estos gigantes estelares se convierten en petardos de elementos.
En un esfuerzo por localizar la fuente de los campos magnéticos, el equipo simuló la progenitora de una supernova o una estrella en su fase de pre-supernova, usando por muchas horas el Jaguar, la supercomputadora más rápida de la nación. El proceso reveló que todavía tenemos mucho que aprender cuando se trata de cómo operan estas maravillas estelares.
Una vez colapsada los remanentes de una supernova son comúnmente conocidos como púlsares, y en lo que respecta a los campos magnéticos, los púlsares son los mejores jugadores de la comunidad estelar. Estas altamente magnetizada, estrellas de neutrones que giran rápidamente deben su nombre a su similitud con el haz pulsante producido por los faros que giran. Esta rotación se piensa que es un gran factor en la determinación de la intensidad del campo magnético de un pulsar sobre el terreno mientras más rápido una estrella rota más fuerte es su campo magnético.
representación del volumen del fluido debajo de la onda de choque de la supernova durante la fase llamada SASI(standing accretion shock instability).La velocidad del fluido traza complejos diseños de flujo en la simulación.Crédito.Eirik Endeve.
Las supernovas progenitoras tienden a ser estrellas de más lenta rotación. Sin embargo, las simulaciones de estas progenitoras revelaron un sólido mecanismo de generación del campo magnético, lo que contradice la teoría aceptada de que la rotación podría ser un controlador principal.
Curiosamente, este hallazgo se basa en trabajos anteriores del equipo, que junto con las últimas simulaciones revelaron que el culpable detrás de la rotación del púlsar es también responsable de sus campos magnéticos. Las simulaciones anteriores, cuyos resultados fueron publicados bajo el título " Pulsar spins from an instability in the accretion shock of supernovae "(ver aquí) en la edición de enero del 2007 en Nature, demostraron que un fenómeno conocido como el ”modo de espiral” se produce cuando la onda de choque en expansión desde el núcleo de una supernova se estanca en una fase conocida como la inestabilidad de acreción de choque permanente(SASI). A medida que la onda de choque en expansión conduce la explosión de la supernova viene una pausa, la materia fuera de los límites de la ondas de choque entra en el interior, creando vórtices que no sólo inician la rotación de la estrella, sino también cortan y estiran sus campos magnéticos.
Esta nueva revelación significa dos cosas para los astrónomos: en primer lugar, que cualquier rotación que sirva como un impulso clave para el magnetismo de una supernova se crea a través del "modo de espiral", y en segundo lugar, que no sólo el "modo de espiral" conduce la rotación, sino también puede determinar la intensidad de los campos magnéticos de un púlsar.
Otro hallazgo importante de las simulaciones del equipo es que el flujo de corte de la SASI, o cuando las capas en contra-rotación de la estrella frotan en contra de otras durante el evento SASI, es altamente susceptible a la turbulencia, lo cual también puede extender y fortalecer los campos magnéticos de la progenitora, similar a la expansión de un resorte.
Estos dos resultados en conjunto indican que los campos magnéticos de la CCSN pueden ser eficientemente generados por una fuente un tanto inesperada: flujo de corte -turbulencia inducida enturbiando el núcleo más interno de la estrella."Hemos encontrado que a partir de un campo magnético similar a lo que pensábamos que estaba en una supernova progenitora , este turbulento mecanismo es capaz de aumentar la intensidad del campo magnético del púlsar, "dijo Endeve.
El equipo utilizó el sistema de simulación astrofísica general(GenASiS) para estudiar la evolución del campo magnético de la progenitora. Genasis, en fase de desarrollo por Christian Cardall, Budiardia Rubén, Endeve y Mezzacappa en el ORNL y Pedro Marronetti en la Florida Atlantic University, cuenta con un nuevo enfoque para el transporte de neutrinos y la gravedad y hace menos aproximaciones que su homólogo anterior, el cual suponía que la CCSNs eran perfectamente esférica.
Las simulaciones esencialmente resolvieron una serie de ecuaciones magnetohidrodinámicas, o las ecuaciones que describen las propiedades de los fluidos conductores de electricidad. Después de que establecieron las condiciones iniciales, el equipo realizó varios modelos con resoluciones altas y bajas, con los modelos de más alta resolución tomando más de un mes en completarse.Inicialmente, Endeve dijo, que se llevaron a cabo resoluciones más bajas, pero se produjo muy poca actividad significativa. Sin embargo, a medida que se intensificó la resolución, las cosas se pusieron interesantes.
El modelo se inicia en 4000 núcleos, Endeve dijo, pero a medida que la estrellas se vuelven más caóticas con la turbulencia y otros factores, las simulaciones se escalan hasta 64.000 núcleos, dando al equipo una imagen más realista de la actividad magnética en un CCSN. Añadió que el hecho de que el tiempo de solución para estos enormemente variantes tamaños de trabajo sea el mismo es debido a la política de Jaguar de programación en cola lo cual es una "gran ventaja". "Las instalaciones aquí son excelentes", dijo Endeve, añadiendo que el alto rendimiento del sistema de almacenamiento es muy importante para la investigación del equipo, cuando un modelo produce cientos de terabytes de datos."También hemos recibido mucha ayuda del equipo de visualización, especialmente Toedte Ross, y el enlace del grupo a la OLCF, Bronson Messer".
El equipo próximamente incorporará sofisticados transportes de neutrinos y la gravedad relativista, que le darán una imagen más realista de la CCSNs. Sin embargo, para hacer un código de gran alcance económico, dijo Endeve, será necesario emplear una malla de adaptación. Y, sin duda, requerirán el poder de cómputo de Jaguar.
Este último descubrimiento es un paso más hacia desentrañar los misterios de las CCSNs. A medida de que GenASiS sigua evolucionando, el equipo será capaz de investigar estos cataclismos estelares importantes a niveles sin precedentes, con lo que la ciencia estará un paso más cercano hacia una comprensión fundamental de nuestro universo.
leer el estudio AQUÏ
fuente de la información:
http://www.physorg.com/news/2011-03-exploring-magnetic-personalities-stars.html
