•Noticia
Compartir
Investigadores de la UPC estudian la evolución de las estrellas con un nuevo programa de simulación en 3D
El equipo de científicos ha definido los principales rasgos que caracterizan la explosión estelar utilizando herramientas propias de la denominada Teoria del caos
30/10/1997
Una de las actividades de investigación del Grupo de Astronomía y Astrofísica de la Univesridad Politécnica de Catalunya (UPC) –constituido por profesores de los departamentos de Física Aplicada y Física e Ingeniería Nuclear– es el estudio de la evolución de la explosión de estrellas Supernova del tipo I. El equipo de investigadores ha desarrollado recientemente un programa original en tres dimensiones (3D) para hacer simulaciones numéricas de este tipo de explosiones.
Además de demostrar la validez general del nuevo método numérico para tratar tanto explosiones de Supernova como colapsos a estrellas de neutrones, la principal aportación de los investigadores Domingo García, Eduardo Bravo y Nuria Serichol, de la UPC, ha sido definir los principales rasgos que caracterizan la evolución de la explosión utilizando herramientas propias de la denominada Teoría del caos (autosimilitud –conjunto de una compleja serie de circunstancias que pueden ser determinantes pera desencadenar una ación impredecible–, dimensión fractal, multifractales).
La explosión de estrellas Supernova del tipo I se produce con una frecuencia aproximada de una explosión por Galaxia cada 100 años y representa uno de los acontecimientos más violentos del Universo. En el máximo de su luminosidad la potencia radiada por el objeto es equivalente a unos 100.000 millones de estrellas normales y hace posible su detección a pesar de que la explosión se haya producido muy lejos, cerca de los confines del Universo accesibles a la observación.
Actualmente, entre los teóricos hay cierto consenso en relación a la secuencia general de acontecimientos que conducen a la estrella hacia la destrucción, aunque los datos de observación todavía no permiten determinar qué modelo propuesto es el más adecuado. Según el modelo más vigente, la estrella con una masa un poco superior a la del Sol pero con un tamaño similar al de la Tierra (una estrella enana blanca) experimenta una inestabilidad térmica cerca del centro, como consecuencia de la materia que le envía la otra estrella del sistema. Esta inestabilidad se transforma en una onda de deflagración termonuclear que, ayudada por la turbulencia gnerada por la misma deflagración, consume casi todo el objeto en un segundo provocando la explosión.
Debido al importante papel que se le atribuye a la turbulencia en el desarrollo de la explosión el fenómeno no se puede modelizar correctamente en una dimensión suponiendo simetría esférica. De hecho, el ascenso de las enormes nubes termonucleares que transportan la explosión desde el centro a la superficie tiene que ser modelizado en 3D. Este tipo de simulación multidimensional no era factible hasta hace cuatro o cinco años dada la complejidad de los cálculos que involucra. Recientemente, el equipo de la UPC ha desarrollado un método numérico (código hidrodinámico) original en 3D que incorpora toda la física necesaria y con el que se ha empezado a hacer simulaciones numéricas de explosiones de Supernovas del tipo I.
El programa, que utiliza un nuevo esquema de cálculo más sencillo que otros modelos construidos hasta ahora, aprovecha las ventajas de los denominados métodos hidrodinámicos de partículas, muy utilizados para estudiar el movimiento de fluidos que experimentan fuertas distorsiones en su forma. En este método se representa la estrecha mediante un conjunto de unos 100.000 puntos que se mueven siguiendo las leyes de la hidrodinámica. Las trayectorias de los puntos bajo el efecto de la fuerza gravitacional y las fuerzas de presión se siguen individualmente, así como su evolución térmica que tiene en cuenta la energía nuclear para las reacciones nucleares.
Próxima publicación en el Astrophysical Journal
Una descripción detallada de la técnica empleada y las principales conclusiones del estudio se publican próximamente en la revista norteamericana Astrophysical Journal.. Del estudio se desprende que la llama turbulenta termonuclear que provoca la explosión nace con una dimensión fractal baja y va aumentando su complejidad con el tiempo, hasta el punto en que –en opinión de los científicos de la UPC– la deflagración transiciona en una detonación.
Actualmente, el equipo de la UPC, que trabaja con la colaboración de investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz, realiza simulaciones de explosiones tanto con modelos híbridos deflagración-detonación como con modelos puramente deflagrativos o puramente de detonación, y obtienen un conjunto de parámetros (velocidad de expansión del material, elementos químicos sintetizados, curva de luz, etc.) contrastables con las observaciones.
1997-10-30
La explosión de estrellas Supernova del tipo I se produce con una frecuencia aproximada de una explosión por Galaxia cada 100 años y representa uno de los acontecimientos más violentos del Universo. En el máximo de su luminosidad la potencia radiada por el objeto es equivalente a unos 100.000 millones de estrellas normales y hace posible su detección a pesar de que la explosión se haya producido muy lejos, cerca de los confines del Universo accesibles a la observación.
Actualmente, entre los teóricos hay cierto consenso en relación a la secuencia general de acontecimientos que conducen a la estrella hacia la destrucción, aunque los datos de observación todavía no permiten determinar qué modelo propuesto es el más adecuado. Según el modelo más vigente, la estrella con una masa un poco superior a la del Sol pero con un tamaño similar al de la Tierra (una estrella enana blanca) experimenta una inestabilidad térmica cerca del centro, como consecuencia de la materia que le envía la otra estrella del sistema. Esta inestabilidad se transforma en una onda de deflagración termonuclear que, ayudada por la turbulencia gnerada por la misma deflagración, consume casi todo el objeto en un segundo provocando la explosión.
Debido al importante papel que se le atribuye a la turbulencia en el desarrollo de la explosión el fenómeno no se puede modelizar correctamente en una dimensión suponiendo simetría esférica. De hecho, el ascenso de las enormes nubes termonucleares que transportan la explosión desde el centro a la superficie tiene que ser modelizado en 3D. Este tipo de simulación multidimensional no era factible hasta hace cuatro o cinco años dada la complejidad de los cálculos que involucra. Recientemente, el equipo de la UPC ha desarrollado un método numérico (código hidrodinámico) original en 3D que incorpora toda la física necesaria y con el que se ha empezado a hacer simulaciones numéricas de explosiones de Supernovas del tipo I.
El programa, que utiliza un nuevo esquema de cálculo más sencillo que otros modelos construidos hasta ahora, aprovecha las ventajas de los denominados métodos hidrodinámicos de partículas, muy utilizados para estudiar el movimiento de fluidos que experimentan fuertas distorsiones en su forma. En este método se representa la estrecha mediante un conjunto de unos 100.000 puntos que se mueven siguiendo las leyes de la hidrodinámica. Las trayectorias de los puntos bajo el efecto de la fuerza gravitacional y las fuerzas de presión se siguen individualmente, así como su evolución térmica que tiene en cuenta la energía nuclear para las reacciones nucleares.
Próxima publicación en el Astrophysical Journal
Una descripción detallada de la técnica empleada y las principales conclusiones del estudio se publican próximamente en la revista norteamericana Astrophysical Journal.. Del estudio se desprende que la llama turbulenta termonuclear que provoca la explosión nace con una dimensión fractal baja y va aumentando su complejidad con el tiempo, hasta el punto en que –en opinión de los científicos de la UPC– la deflagración transiciona en una detonación.
Actualmente, el equipo de la UPC, que trabaja con la colaboración de investigadores de la Universidad de California en Santa Cruz, realiza simulaciones de explosiones tanto con modelos híbridos deflagración-detonación como con modelos puramente deflagrativos o puramente de detonación, y obtienen un conjunto de parámetros (velocidad de expansión del material, elementos químicos sintetizados, curva de luz, etc.) contrastables con las observaciones.
1997-10-30
Síguenos en Twitter
