En bedre måde at modellere stjerneeksplosioner på

Neutronstjerner består af den tætteste form for stof, man kender:en neutronstjerne på størrelse med Los Angeles kan veje dobbelt så meget som vores sol. Astrofysikere forstår ikke helt, hvordan stof opfører sig under disse knusende tætheder, endsige, hvad der sker, når to neutronstjerner smadrer ind i hinanden, eller når en massiv stjerne eksploderer, skabe en neutronstjerne.

Et værktøj, videnskabsmænd bruger til at modellere disse magtfulde fænomener, er "statsligningen". Løst, tilstandsligningen beskriver, hvordan stof opfører sig under forskellige tætheder og temperaturer. De temperaturer og tætheder, der opstår under disse ekstreme begivenheder, kan variere meget, og mærkelig adfærd kan dukke op; for eksempel, protoner og neutroner kan arrangere sig selv i komplekse former kendt som nuklear "pasta".

Men, indtil nu, der var kun omkring 20 tilstandsligninger let tilgængelige for simuleringer af astrofysiske fænomener. Caltech postdoc i teoretisk astrofysik Andre da Silva Schneider besluttede at tackle dette problem ved hjælp af computerkoder. I løbet af de seneste tre år har han har udviklet open source-software, der gør det muligt for astrofysikere at generere deres egne statsligninger. I et nyt papir i tidsskriftet Physical Review C, han og hans kolleger beskriver koden og demonstrerer, hvordan den virker ved at simulere supernovaer af stjerner, der er 15 og 40 gange solens masse.

Forskningen har øjeblikkelig anvendelse for forskere, der studerer neutronstjerner, inklusive dem, der analyserer data fra National Science Foundations Laser Interferometer Gravitational-wave Observatory, eller LIGO, som gjorde den første opdagelse af krusninger i rum og tid, kendt som gravitationsbølger, fra en neutronstjernekollision, i 2017. Den begivenhed blev også vidne til af en kadre af teleskoper rundt om i verden, som fangede lysbølger fra samme begivenhed.

"Statsligningerne hjælper astrofysikere med at studere resultatet af neutronstjernefusioner - de indikerer, om en neutronstjerne er 'blød' eller 'stiv, ' som igen bestemmer, om en mere massiv neutronstjerne eller et sort hul dannes ud af kollisionen, " siger da Silva Schneider. "Jo flere observationer vi har fra LIGO og andre lysbaserede teleskoper, jo mere kan vi forfine tilstandsligningen - og opdatere vores software, så astrofysikere kan generere nye og mere realistiske ligninger til fremtidige undersøgelser."

Mere detaljeret information kan findes i Fysisk gennemgang C undersøgelse, med titlen "Open source nuklear ligning af statsramme baseret på væskedråbemodellen med Skyrme-interaktion."