«Сверхновые типа Ia — чрезвычайно важные объекты в физике, наиболее известные своей ролью в обнаружении ускорения расширения Вселенной», — сказал соавтор статьи Саавик Форд, научный сотрудник отдела астрофизики Музея, а также научный сотрудник профессор Городского колледжа Манхэттена, CUNY; преподаватель в аспирантуре CUNY; и стипендиат Кавли в Институте теоретической физики Кавли. «Проблема в том, что люди не согласны с тем, как именно появляются сверхновые типа Ia».Текущие исследования показывают, что взрывы сверхновых типа Ia происходят из двойных звездных систем — двух звезд, вращающихся вокруг друг друга, — в которых по крайней мере одна звезда является белым карликом, плотным остатком звезды, которая была в несколько раз массивнее нашего Солнца. Для этого исследования ученые исследовали, как два белых карлика могут образовать сверхновую.
«Самый простой способ создать сверхновую типа Ia — столкнуть два белых карлика друг с другом», — сказал Форд. «В нашей локальной вселенной очень мало двойных белых карликов, которые находятся достаточно близко, чтобы столкнуться. Тем не менее, мы видим множество сверхновых, освещающих нашу вселенную, поэтому мы знаем, что что-то еще, вероятно, может вызвать эти взрывы».
Форд и соавтор Барри МакКернан, который также является научным сотрудником отдела астрофизики Музея, профессором муниципального колледжа района Манхэттена, CUNY, преподавателем в Центре выпускников CUNY и стипендиатом Кавли в Институте Кавли. Теоретическая физика предлагает следующее: Белые карлики — это шары размером примерно с Землю из плотной, сжатой, вырожденной материи, которая колеблется или колеблется.
Когда два белых карлика вращаются вокруг друг друга, они тянут друг друга, испуская гравитационное излучение, которое забирает энергию с их орбиты. Это заставляет их сближаться. Во время этого процесса, известного как вдохновение, двойная орбита звезд становится меньше, частота притяжения становится сильнее и в определенных «сладких точках» она совпадает с частотой колебаний, по крайней мере, в одном из белых карликов.
Когда это происходит, возникает явление, называемое резонансом, которое можно визуализировать, если ребенка толкают на качелях на игровой площадке.«Если вы толкаете ребенка во времени с естественным интервалом или частотой качания, энергия увеличивается и становится все выше и выше», — сказал МакКернан. «В нашей модели есть аналогичный эффект, когда блокировка частоты вызывает серию быстрых скачков энергии, которые передаются белым карликам».В результате, если в резонирующем белом карлике вложено достаточно энергии, он может взорваться, прежде чем коснется другого. Если белый карлик не взорвется, резонанс заставит орбиту сжиматься быстрее, чем предсказывается только по излучению гравитационной волны, поэтому звезды будут врезаться друг в друга быстрее, чем обычно можно было бы ожидать.
"По сути, мы предположили, что если у вас есть два белых карлика, движущихся по спирали навстречу друг другу, и вы достаточно долго встряхиваете одного из них в правильном направлении, один из них либо взорвется, либо вы быстрее приблизите объекты друг к другу для возможного взрыва. , — сказал МакКернан.Форд и МакКернан планируют проверить свою модель, проанализировав данные, полученные от перспективных детекторов гравитационных волн, таких как LISA, космическая обсерватория, запуск которой ожидается в 2029 году.
«Если мы правы, LISA может увидеть сбои в формах гравитационных волн, исходящих от некоторых из ближайших двойных белых карликов», — сказал МакКернан. «Это было бы потрясающе увидеть».