22 de marzo de 2007

Científicos simulan la agonía de las enanas blancas en 3D

Imagen: U. Chicago

Científicos de la Universidad de Chicago han logrado demostrar como se "quema" una estrella enana blanca con un detalle sin precedente, según anunciaron durante la conferencia de "Paths to Exploding Stars" el día 22 de marzo de 2007, en la ciudad de Santa Barbara, California, Estados Unidos.

La estrella enana blanca tienen una y media veces la masa de el Sol empaquetada en un objeto del tamaño de la Tierra. Cuando terminan de quemar su combustible, se produce una explosión que produce un tipo de supernova que los astrofísicos consideran que produce la mayor parte del Hierro que compone al Universo. Pero este tipo Ia de supernovas, así también llamadas, pueden también dar pistas sobre la misteriosa energía oscura, una fuerza desconocida que domina el Universo.

El científico Don Lamb, director del Centro de Destellos Termonucleares y Astrofísica de la Universidad de Chicago señala: "Esto únicamente será posible si entendemos mejor la forma en que estas estrellas explotan". El Centro de Destellos ha logrado realizar una simulación de estrellas en explosión desde 1997 con fondos de la Office of Advanced Simulation and Computing of the National Nuclear Security Administration.

Los científicos, por años, han intentado simular una estrella enana blanca al escribir las leyes de la física en un software de computadora y probarla en simulaciones. Las primeras detonaciones ocurrían al principio solamente si se insertaban manualmente en los programas. El equipo del Centro de Destellos logró detonar las enanas blancas en pruebas simplificadas y bidimensionales, pero pensaban que esto no podría hacerse en forma tridimensional.

Pero en enero, el equipo de Centro de Destellos pudo, por primera vez, detonar de forma natural una enana blanca en una simulación más realista: en forma tridimensional. La simulación confirmó lo que el equipo sospechaba en pruebas previas: que las estrellas detonaban en un proceso supersónico semejante a la combustión de un motor diesel (a gasoil).

Contrario a un motor a gasolina (nafta), en la cual una chispa enciende el combustible, en el motor diesel esto se logra mediante la compresión. Dean Towsley otro científico menciona "A Usted no le gustaría que un encendido supersónico estuviera en el motor de su auto, pero esto es similar".

Las temperaturas obtenidas al detonar una enana blanca hacen que los 5.600 grados de la superficie del Sol, sean como un día frió de invierno en Chicago, si se comparara de este modo. "En las explosiones nucleares, las temperaturas rondan los mil millones de grados" agrega otro científico del estudio, Cal Jordan.

La nueva simulación tridimensional muestra la formación de una burbuja de llama cercana al centro de la estrella. La burbuja, inicialmente mide aproximadamente 16 kilómetros de diámetro y aumenta a 2000 kilómetros hacia la superficie de la estrella en un segundo. En otro segundo, la flama choca consigo misma en el otro lado de la estrella, provocando la detonación.

El proceso se completa en no más de 3 segundos, pero las simulaciones pueden durar más.

El equipo del Centro de Destellos realizó esta simulación masiva en dos poderosas supercomputadoras en los Laboratorios Lawrence Livermore y Lawrence Berkeley en California, Estados Unidos. Tomó 75 horas y 768 procesadores de computadora para un total de 58 mil horas. Sin la ayuda de estas supercomputadoras no hubiera sido posible realizar estas simulaciones.

Los astrofísicos evalúan las Supernovas tipo Ia porque todas explotan con la misma intensidad. Calibrar estas explosiones de acuerdo a las distancias revela que tan rápido se esta expandiendo el Universo en diferentes tiempos de su larga historia. A finales de la década de 1990, las mediciones de las Supernovas revelaron que el Universo se expande en forma acelerada. No se conocía entonces la fuerza que trabajaba contra la gravedad para causar esta expansión, ahora los científicos la denominan "energía oscura".

Las simulaciones del Centro de Destellos ayudarán a los astrofísicos a realizar mejores calibraciones para ajustar pequeñas variaciones que se piensa ocurren de entre una supernova y la siguiente. El científico Fisher señala al respecto "para hacer declaraciones extremadamente precisas acerca de la naturaleza de la energía oscura y la expansión cosmológica, se debe entender la naturaleza de esta variación".

(saa)

Más información en:
http://www-news.uchicago.edu/