UNA SIMULAZIONE PER CAPIRE LE SUPERNOVAE IA

La transizione di una piccola fiamma

Quale sia la dinamica della transizione che conduce una nana bianca ad essere una Supernova è cosa ancora sconosciuta. L'elaborazione di nuove simulazioni in laboratorio unite alle osservazione dirette possono portarci a comprendere il processo. È la scommessa dei ricercatori del Laboratorio di Fisica Computazionale e Fluidodinamica del Naval Research Laboratory a Washington.

Nelle piccole fiamme in un laboratorio la possibile risposta alle dinamiche dell’esplosione di una supernova. È quanto riuscito ad un team di ricercatori che osservando il comportamento di queste piccole fiamme ha potuto studiare le titaniche forze che guidano l’esplosione di una supernova di tipo Ia.

Comprendere i meccanismi di queste esplosioni stellari è un passaggio fondamentale per studiare l’evoluzione dell’universo e rispondere a questioni fondamentali nel campo dell’astronomia.

Le Supernovae di tipo Ia si formano quando una nana bianca –  ciò che resta di stelle simili al nostro Sole al termine del loro ciclo evolutivo – accumula tanta massa ‘strappata’ a una stella compagna da collassare e riaccendersi, innescando la sua detonazione finale, tanto potente da oscurare con la sua luminosità il resto delle stelle della galassia ospite.

Grazie a tali esplosioni, che possiedono la caratteristica di avere una luminosità standard, gli astronomi misurano le distanze cosmiche. Questi studi, che hanno portato alla determinazione dell’accelerazione dell’Universo, sono valsi agli autori il Premio Nobel 2011 per la Fisica.

Per meglio comprendere le complesse dinamiche che conducono alla formazione di questo tipo di supernova, i ricercatori hanno sviluppato sistemi di simulazione di calcolo tridimensionale della turbolenza necessaria a trasformare una “innocua” fiammella in una sorta di bomba, provocandone una rapida esplosione. Questo fenomeno è la cosiddetta transizione  da deflagrazione a detonazione (deflagration-to-detonation transition, DDT). Come tale meccanismo si possa innescare è oggetto di accesi dibattiti, e questi calcoli forniscono nuovi indizi di ciò che sembra accadere nel momento in cui la nana bianca si trasforma in una spettacolare supernova.

“Le proprietà della turbolenza dedotta da queste simulazioni permette di comprendere meglio il processo DDT, se questo si verifica”, ha detto Aaron Jackson, attualmente Research Associate NRC impiegato presso il Laboratorio di Fisica Computazionale e Fluidodinamica del Naval Research Laboratory a Washington negli Stati Uniti.

Sebbene ancora il meccanismo di transizione deflagrazione-detonazione non è ancora ben compreso, l’ipotesi prevalente nella comunità astrofisica è che se la turbolenza è abbastanza intensa, questa transizione debba effettivamente verificarsi. Le simulazioni condotte dai ricercatori suggeriscono che la transizione DDT sia probabile, ma la mancanza di conoscenza del processo lascia aperta una vasta gamma di scenari derivanti dall’esplosione. Confrontando le simulazioni con e osservazioni dirette delle supernovae permetterebbe agli astronomi di identificare le condizioni perché possa svilupparsi il processo DDT.

“Ci sono alcune opzioni di come simulare il modo in cui le supernovae potrebbero funzionare, ognuno dei quali presenta vantaggi e svantaggi”, ha detto Dean Townsley dell’University of Alabama a Tuscaloosa. “Il nostro obiettivo è quello di arrivare a una simulazione più realistica di come si svilupperà una determinata esplosione di supernova, ma questo è un obiettivo a lungo termine e richiede molti miglioramenti che sono ancora in corso”.

L’abstract