खगोलविदों की एक अंतरराष्ट्रीय टीम ने संयुक्त राज्य अमेरिका में लॉरेंस बर्कले राष्ट्रीय प्रयोगशाला और जापान में राष्ट्रीय खगोलीय वेधशाला में शक्तिशाली सुपर कंप्यूटर का लाभ उठाया। वर्षों के श्रमसाध्य शोध और पाँच मिलियन से अधिक सुपरकंप्यूटर कंप्यूटिंग घंटों के बाद, उन्होंने अंततः एक विचित्र सुपरनोवा का दुनिया का पहला उच्च-रिज़ॉल्यूशन त्रि-आयामी विकिरण हाइड्रोडायनामिक्स सिमुलेशन बनाया। यह खोज द एस्ट्रोफिजिकल जर्नल के नवीनतम अंक में प्रकाशित की जाएगी।

विदेशी सुपरनोवा के त्रि-आयामी सिमुलेशन विस्फोट में सामग्री के निष्कासन के दौरान बनाई गई अशांत संरचनाओं को प्रकट करते हैं। ये अशांत संरचनाएं समग्र सुपरनोवा की चमक और विस्फोट संरचना को प्रभावित करती हैं। सुपरनोवा विस्फोटों के दौरान अशांति एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है और अनियमित तरल गति के कारण होती है, जिससे जटिल गतिशीलता होती है। ये अशांत संरचनाएं पदार्थ को मिश्रित और विकृत करती हैं, जिससे ऊर्जा की रिहाई और हस्तांतरण प्रभावित होता है, जिससे सुपरनोवा की चमक और उपस्थिति प्रभावित होती है। त्रि-आयामी सिमुलेशन के माध्यम से, वैज्ञानिकों को अजीब सुपरनोवा विस्फोटों की भौतिक प्रक्रियाओं की गहरी समझ होती है और वे इन असाधारण सुपरनोवा की देखी गई घटनाओं और विशेषताओं की व्याख्या कर सकते हैं। स्रोत: के-जुंगचेन/एएसआईएए

सुपरनोवा विस्फोट विशाल तारों का सबसे शानदार अंत है। वे आत्म-विनाश द्वारा अपने जीवन चक्र को समाप्त करते हैं, तुरंत अरबों सूर्यों के बराबर चमक छोड़ते हैं, जिससे पूरा ब्रह्मांड रोशन हो जाता है। विस्फोट के दौरान तारे के अंदर बने भारी तत्व भी बाहर निकल जाते हैं, जो नए तारों और ग्रहों के जन्म की नींव रखते हैं और जीवन की उत्पत्ति में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं। इसलिए, सुपरनोवा आधुनिक खगोल भौतिकी के अग्रणी विषयों में से एक बन गया है, जो सिद्धांत और अवलोकन में कई महत्वपूर्ण खगोलीय और भौतिक मुद्दों को कवर करता है, और महत्वपूर्ण अनुसंधान मूल्य रखता है।

पिछली आधी शताब्दी में, अनुसंधान ने हमें सुपरनोवा की अपेक्षाकृत व्यापक समझ दी है। हालाँकि, नवीनतम बड़े पैमाने के सुपरनोवा सर्वेक्षण अवलोकनों से कई असामान्य तारकीय विस्फोट (विचित्र सुपरनोवा) सामने आने लगे हैं जो सुपरनोवा भौतिकी की पहले से स्थापित समझ को चुनौती देते हैं और उलट देते हैं।

एक अजीब सुपरनोवा का रहस्य

विचित्र सुपरनोवा में, अतिचमकदार सुपरनोवा और शाश्वत रूप से चमकदार सुपरनोवा सबसे ज्यादा हैरान करने वाले हैं। सुपरल्यूमिनस सुपरनोवा सामान्य सुपरनोवा की तुलना में लगभग 100 गुना अधिक चमकीला होता है, जबकि साधारण सुपरनोवा की चमक आमतौर पर केवल कुछ हफ्तों से लेकर 2-3 महीने तक ही रहती है। इसके विपरीत, हाल ही में खोजे गए अनंत काल तक चमकने वाले सुपरनोवा कई वर्षों या उससे अधिक समय तक अपनी चमक बनाए रख सकते हैं।

इससे भी अधिक आश्चर्य की बात यह है कि कुछ अजीब सुपरनोवा चमक में अनियमित और रुक-रुक कर परिवर्तन दिखाते हैं, जो फव्वारे की तरह फूटते हैं। ये अजीब सुपरनोवा ब्रह्मांड में सबसे विशाल सितारों के विकास को समझने की कुंजी हो सकते हैं।

यह चित्र विचित्र सुपरनोवा के अंतिम भौतिक वितरण को दर्शाता है। विभिन्न रंगों के चार चतुर्थांश विभिन्न भौतिक मात्राओं का प्रतिनिधित्व करते हैं: I. तापमान; द्वितीय. रफ़्तार; तृतीय. विकिरण ऊर्जा घनत्व; चतुर्थ. गैस घनत्व. सफेद धराशायी वृत्त सुपरनोवा प्रकाशमंडल के स्थान को इंगित करता है। जैसा कि आप इस छवि से देख सकते हैं, पूरा तारा अंदर से बाहर तक अशांत हो जाता है। जिन स्थानों पर उत्सर्जित सामग्री टकराई थी, वे फोटोस्फियर की स्थिति से बारीकी से मेल खाते थे, जिससे पता चलता है कि इन टकरावों के दौरान थर्मल विकिरण उत्पन्न हुआ था, जो गैस की एक गैर-समान परत बनाते हुए प्रभावी ढंग से बाहर की ओर फैल गया था। यह छवि हमें अजीब सुपरनोवा की बुनियादी भौतिकी को समझने में मदद करती है और देखी गई घटनाओं के लिए स्पष्टीकरण प्रदान करती है। स्रोत: के-जुंगचेन/एएसआईएए

उत्पत्ति और विकासवादी संरचना

इन विचित्र सुपरनोवा की उत्पत्ति पूरी तरह से समझ में नहीं आती है, लेकिन खगोलविदों का मानना ​​है कि वे असामान्य रूप से विशाल सितारों से उत्पन्न हो सकते हैं। सूर्य से 80 से 140 गुना द्रव्यमान वाले तारों के लिए, उनके जीवन के अंत के करीब आते ही उनके कोर में कार्बन संलयन प्रतिक्रियाएं होती हैं। इस प्रक्रिया में, उच्च-ऊर्जा फोटॉन इलेक्ट्रॉन-पॉज़िट्रॉन जोड़े बनाते हैं, जिससे कोर में स्पंदन शुरू हो जाता है जो कई हिंसक संकुचन का कारण बनता है।

ये संकुचन बड़ी मात्रा में संलयन ऊर्जा छोड़ते हैं और विस्फोटों को ट्रिगर करते हैं, जिससे बड़े पैमाने पर तारा विस्फोट होता है। विस्फोट स्वयं सामान्य सुपरनोवा विस्फोटों के समान हो सकते हैं। इसके अलावा, जब विभिन्न विस्फोट चरणों में पदार्थ टकराते हैं, तो सुपरल्यूमिनल सुपरनोवा जैसी घटना घटित हो सकती है।

वर्तमान में, ब्रह्मांड में ऐसे विशाल तारों की संख्या अपेक्षाकृत दुर्लभ है, जो विदेशी सुपरनोवा की कमी के अनुरूप है। इसलिए, वैज्ञानिकों को संदेह है कि सूर्य से 80 से 140 गुना द्रव्यमान वाले तारे संभवतः अजीब सुपरनोवा के पूर्वज हैं। हालाँकि, इन सितारों की अस्थिर विकसित होती संरचना उनके मॉडलिंग को काफी चुनौतीपूर्ण बनाती है, और वर्तमान मॉडल मुख्य रूप से एक-आयामी सिमुलेशन तक ही सीमित हैं।

पिछले मॉडलों की सीमाएँ

हालाँकि, पिछले एक-आयामी मॉडल में भी गंभीर कमियाँ हैं। सुपरनोवा विस्फोट बहुत अधिक अशांति पैदा करते हैं, और अशांति सुपरनोवा के विस्फोट और चमक में महत्वपूर्ण भूमिका निभाती है। हालाँकि, एक-आयामी मॉडल पहले सिद्धांतों से अशांति का अनुकरण नहीं कर सकते हैं। ये चुनौतियाँ अजीब सुपरनोवा के पीछे के भौतिक तंत्र की गहन समझ को वर्तमान सैद्धांतिक खगोल भौतिकी में अभी भी एक बड़ी समस्या बनाती हैं।

सिमुलेशन क्षमताओं में एक छलांग

सुपरनोवा विस्फोटों के उच्च-रिज़ॉल्यूशन सिमुलेशन महत्वपूर्ण चुनौतियां पेश करते हैं। जैसे-जैसे सिमुलेशन का पैमाना बढ़ता है, उच्च रिज़ॉल्यूशन को बनाए रखना कठिन होता जाता है, जटिलता और कम्प्यूटेशनल आवश्यकताओं में बहुत वृद्धि होती है, जबकि बड़ी संख्या में भौतिक प्रक्रियाओं पर भी विचार करने की आवश्यकता होती है। चेन केझेंग ने इस बात पर जोर दिया कि उनकी टीम के सिमुलेशन कोड में यूरोप और संयुक्त राज्य अमेरिका के अन्य प्रतिस्पर्धी समूहों की तुलना में फायदे हैं।

पिछले प्रासंगिक सिमुलेशन मुख्य रूप से एक-आयामी और कुछ दो-आयामी द्रव मॉडल तक सीमित थे, जबकि विदेशी सुपरनोवा में, बहुआयामी प्रभाव और विकिरण एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, जो ऑप्टिकल विकिरण और विस्फोट की समग्र गतिशीलता को प्रभावित करते हैं।

विकिरण हाइड्रोडायनामिक्स सिमुलेशन की शक्ति

विकिरण हाइड्रोडायनामिक्स सिमुलेशन विकिरण प्रसार और पदार्थ के साथ इसकी बातचीत को ध्यान में रखता है। यह जटिल विकिरण हस्तांतरण प्रक्रिया गणना को बेहद चुनौतीपूर्ण बनाती है, और इसकी कम्प्यूटेशनल आवश्यकताएं और कठिनाई द्रव सिमुलेशन की तुलना में बहुत अधिक है। हालाँकि, सुपरनोवा विस्फोट मॉडलिंग और बड़े पैमाने पर सिमुलेशन रन में टीम के व्यापक अनुभव के साथ, वे अंततः एक विचित्र सुपरनोवा का दुनिया का पहला त्रि-आयामी विकिरण हाइड्रोडायनामिक्स सिमुलेशन बनाने में सफल रहे।

शोध के निष्कर्ष और निहितार्थ

टीम के निष्कर्षों से पता चलता है कि बड़े सितारों के रुक-रुक कर होने वाले विस्फोट कई धुंधले सुपरनोवा के समान विशेषताओं को प्रदर्शित कर सकते हैं। जब विभिन्न विस्फोट चरणों से सामग्री टकराती है, तो गैस की लगभग 20% -30% गतिज ऊर्जा विकिरण में परिवर्तित हो सकती है, जो सुपरल्यूमिनल सुपरनोवा घटना का कारण है।

इसके अलावा, विकिरणीय शीतलन प्रभाव के कारण उत्सर्जित गैस घनी लेकिन असमान त्रि-आयामी शीट संरचना बनाती है। यह शीट संरचना सुपरनोवा का मुख्य प्रकाश उत्सर्जन स्रोत बन जाती है। उनके सिमुलेशन परिणाम उपर्युक्त अजीब सुपरनोवा की देखी गई विशेषताओं को प्रभावी ढंग से समझाते हैं।

अत्याधुनिक सुपरकंप्यूटर सिमुलेशन का उपयोग करते हुए, अनुसंधान विचित्र सुपरनोवा की भौतिकी को समझने में महत्वपूर्ण प्रगति प्रदान करता है। अगली पीढ़ी के सुपरनोवा सर्वेक्षण के लॉन्च के साथ, खगोलविद अधिक विदेशी सुपरनोवा का पता लगाएंगे, जिससे आम तौर पर बड़े सितारों और उनके विस्फोट तंत्र के अंतिम चरण के बारे में हमारी समझ और गहरी हो जाएगी।