核塌陷超新星的超级计算机模拟揭示了爆炸大质量恒星的复杂物理

艺术家对超新星的印象。

在最近发表在《皇家天文学会月刊》上的一项研究中，ARC引力波发现卓越中心（OzGrav）的研究人员Jade Powell博士和Bernhard Mueller博士使用来自澳大利亚各地的超级计算机模拟了三颗核坍塌超新星，包括斯威本科技大学的OzSTAR超级计算机。这些模拟模型的质量比太阳大39倍，20倍和18倍，揭示了爆炸大质量恒星和下一代重

力波探测器的新见识。他们生命的尽头。它们是宇宙中最发光的物体，并且是黑洞和中子星的发源地。这些超新星探测到的引力波（时空上的涟漪）帮助科学家更好地了解黑洞和中子星的天体物理学。

未来更先进的引力波探测器经过精心设计，可能会探测到超新星-核心坍塌的超新星可能是在电磁光，中微子和引力波中同时被观测到的第一个物体。

3D体积渲染核心坍塌的超新星。

为了检测引力波中的核心坍缩超新星，科学家需要预测引力波信号的外观。超级计算机用于模拟这些宇宙爆炸，以了解其复杂的物理原理。这使科学家能够预测当恒星爆炸时探测器将看到的东西及其可观察的特性。

在这项研究中，三个爆炸大质量恒星的模拟在很长一段时间内都遵循超新星引擎的运行-这对于准确预测中子恒星质量和可观察到的爆炸能量非常重要。

OzGrav博士后研究员Jade Powell说：“我们的模型比太阳的质量大39倍，20倍和18倍。39太阳质量模型之所以重要，是因为它旋转非常快，而且以前大多数长时间持续的核塌陷超新星模拟都不包括旋转的影响。”

两个最大的模型产生由中微子驱动的高能爆炸，但是最小的模型没有爆炸。不会爆炸的恒星发出较低振幅的引力波，但其引力波的频率位于引力波探测器的最敏感范围内。

鲍威尔解释说：“我们首次证明了旋转改变了引力波频率与新形成的中子星特性之间的关系。”

快速旋转的模型显示出较大的引力波振幅，这将使下一代恒星探测器（如爱因斯坦望远镜）能够探测到爆炸的恒星近650万光年。

参考：杰德·鲍威尔（Jade Powell）和伯恩哈德·穆勒（BernhardMüller）于2020年4月24日发表的《皇家天体学会的月度通告》中的“大规模和旋转祖细胞的三维核塌陷超新星模拟”。
10.1093 / mnras / staa1048