Vědci napodobili podmínky při výbuchu supernovy

02.06. 16:22 | Autor: Radek John

Když některým hvězdám dojde palivo, vybuchnou jako supernovy. Odmrští většinu své hmoty, kterou může exploze urychlit až na desetinu rychlosti světla. Při výbuchu vznikají i silná magnetická pole. Jak přesně, ale nebylo jasné.

Pozůstatek po supernově Cassiopeia A je od Slunce vzdálený asi jedenáct tisíc světelných let. Je to oblak mezihvězdného plynu, který vymrštila gigantická exploze. Jedná se o jeden z nejsilnějších radiových zdrojů na obloze. Astronomové o něm vědí od roku 1947 a zhruba stejně dlouho ho i intenzivně studují. V poslední době přibylo hodně zpráv o jeho pozorování v rentgenové oblasti. Zdá se, že v pozůstatku panuje neobvykle silné magnetické pole. Je asi desetkrát silnější než magnetické pole okolního mezihvězdného plynu.

Jednotka magnetické indukce se jmenuje Tesla (T). Pole ve zbytku po supernově má sílu asi 10-8 T (10-8 znamená sedm nul za desetinnou čárkou a pak jedničku). Odpovídá to síle magnetického pole běžného PC ze vzdálenosti jednoho metru.

Schéma experimentu na tabuli.

Dá se předpokládat, že zesílené pole vzniklo zesilováním slabších polí při míchání plynu v důsledku exploze. Skupina výzkumníků vedená Jenou Mickeovou z Oxfordské univerzity se to pokusila ověřit pomocí experimentu v pozemských podmínkách. Jeho uspořádání a výsledky zveřejnili v časopise Nature physics.

Obyčejná místnost

Experiment provedli vědci pomocí výkonného laseru v Rutherfordově-Appletonově laboratoři poblíž městečka Didcot v hrabství Oxfordshire. Nejdůležitější částí experimentu byla uhlíková tyč v místnosti vyplněné řídkým plynem. Vědci tyč zahřáli laserem tak rychle, že explodovala. Ve směru exploze postavili plastovou mřížku, jež měla způsobit turbulence podobné těm, které vznikají při explozích supernov.

"Že může být stolní experiment, který se vejde do běžné místnosti, použit ke studiu astrofyzikálních jevů, které mají v průměru světelné roky může znít překvapivě," prohlásil jeden z vědců Gianluca Gregori. "V realitě jsou ale fyzikální zákony stejné kdekoli."

Fyzikové vložili výbuchu do cesty mřížku, která měla vytvořit turbulence.

Podmínky výbuchu supernovy jde proto napodobit i na Zemi. "Fyzikální procesy se dají zvětšovat a zmenšovat, podobně jako když porovnáváte vlny ve vědru s vlnami v oceánu," dodal Gregori. "Takže naše experimenty mohou doplnit pozorování událostí jako je supernova Cassiopeia A."

Počítačová simulace

Magnetické pole během výbuchu plynu se chovalo podle očekávání. Turbulence způsobené přítomností mřížky ho zesílily. Kromě samotných turbulencí se podle vědců na vzniku pole podílí ještě působení vysokoenergetického kosmického záření. Že na představách astronomů o hvězdných explozích něco je, potvrdila i počítačová simulace.

Zpracovávaly ji dva superpočítače jménem Mira a Interpid. Vědci je nakrmili příslušnými přírodními zákony v pro počítače stravitelné podobě a přidali k nim i výchozí hodnoty zúčastněných veličin. Výpočty si vyžádaly dvacet miliónů hodin procesorového času, tady asi 2282 dní. Superpočítače mají naštěstí procesorů hodně, takže nebylo třeba čekat tak dlouho.

Foto: jpl.nasa.gov, University of Chicago

Autor: Radek John