Через десять секунд після спалаху термоядерна полум'я майже повністю спалює білий карлик в цій комп'ютерній моделі. Стрімко поширюючись з глибини назовні, ланцюгова ядерна реакція перетворює вуглець і кисень (бузковий і червоний) в кремній (помаранчевий) і залізо (жовтий). Більш ранні моделі, які не здатні простежити турбулентні руху, не могли пояснити, чому зірки не тихо вмирають, а вибухають
Моделювання ситуації народження наднової - нелегка справа. По крайней мере, до недавнього часу всі експерименти зазнали краху. Але недавно астрофізикам все-таки вдалося «запалити (точніше - підірвати) свою зірку».
Цвикки і його колега Вальтер Бааде (Walter Baade) припустили, що енергію для вибуху дає зірці гравітація. На їхню думку, зірка стискається, поки її центральна частина не досягне щільності атомного ядра. Коллапсирующие речовина може виділити гравітаційну потенційну енергію, достатню щоб викинути назовні її залишки. У 1960 р Фред Хойл (Fred Hoyle) з Кембриджського університету і Віллі Фаулер (Willy Fowler) з Калтеха вважали, що наднові схожі на гігантську ядерну бомбу. Коли зірка типу Сонця спалює своє водневе, а потім і гелиевое паливо, настає черга кисню і вуглецю. Синтез цих елементів не тільки забезпечує гігантський викид енергії, а й виробляє радіоактивний нікель-56, розпад якого може пояснити післясвітіння вибуху, що триває кілька місяців.
Обидві ідеї виявилися правильними. У спектрах деяких наднових немає слідів водню (позначаються як тип I); мабуть, у більшості з них стався термоядерний вибух (тип Іа), а у решти (типи Ib і Ic) - колапс зірки, скинула свій зовнішній водневий шар. Наднові, в спектрах яких виявлено водень (тип II), також виникають в результаті колапсу. Обидва явища перетворюють зірку в розлітається газова хмара, а гравітаційний колапс призводить до утворення надщільного нейтронної зірки або навіть чорної діри. Спостереження, особливо наднової 1987А (тип II), підтверджують запропоновану теорію.
Однак до сих пір вибух наднової залишається однією з головних проблем астрофізики. Комп'ютерні моделі відтворюють його з працею. Дуже складно змусити зірку вибухнути (що само по собі приємно). Зірки - саморегулюючі об'єкти, які залишаються стабільними протягом мільйонів і мільярдів років. Навіть вмираючі світила мають механізми загасання, але не вибуху. Щоб відтворити останній, потрібні були багатовимірні моделі, розрахунок яких був поза можливостями комп'ютерів.
До речі, комп'ютерне моделювання застосовується у всіх галузях науки, широко застосовується при розробки різних зразків техніки. Якщо ви серйозно замислюєтеся над самоосвітою, то перше з чого потрібно почати - це записатися на комп'ютерні курси.
Вибух - справа нелегка
Білі карлики - це неактивні залишки зірок, схожих на Сонце, які поступово остигають і загасають. Вони можуть вибухати як наднові типу Ia. Однак, на думку Хойла і Фаулера, якщо білий карлик обертається навколо іншої зірки на близькій орбіті, він може аккретіровать (відсмоктувати) речовина зі свого компаньйона, збільшуючи тим самим свою масу, центральну щільність і температуру до такої міри, що можливий вибуховий синтез з вуглецю і кисню.
Термоядерні реакції повинні вести себе як звичайний вогонь. Фронт горіння може поширюватися через зірку, залишаючи за собою «ядерний попіл» (в основному - нікель). У кожен момент часу реакції синтезу повинні йти в невеликому обсязі, в основному - в тонкому шарі на поверхні бульбашок, заповнених «попелом» і плаваючих в глибині білого карлика. Через свою низької щільності бульбашки можуть спливати до поверхні зірки.
Але термоядерна полум'я буде гаснути, оскільки виділення енергії призводить до розширення і охолодження зірки, гасячи її горіння. На відміну від звичайної бомби, у зірки немає оболонки, яка обмежує її обсяг.
Крім того, в лабораторії неможливо відтворити вибух наднової, його можна тільки спостерігати в космосі. Наша група провела ретельне моделювання, використовуючи суперкомп'ютер IBM p690. Чисельна модель зірки була представлена розрахункової сіткою, яка мала 1024 елемента по кожній зі сторін, що дозволило вирішити деталі розміром в декілька кілометрів.