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超新星爆炸的威力短暫超過1000億顆恆星，諷刺的是，它標誌著一顆巨大的天體的死亡。但是，由於這些巨大的爆炸通常位於遙遠的星系中，研究它們複雜的運作是困難的：科學家們無法前往實驗地點，因此他們必須將實驗帶到他們那裡。自 1966 年以來，研究人員開發了越來越逼真的這些耀眼事件的計算機模擬。模型首先是一維的，然後是二維的，逐漸揭示了超新星活動背後的關鍵細節。新研究將這項工作向前推進了一步。科學家們昨天在新墨西哥州阿爾伯克基舉行的天文學會會議上公佈了有史以來建立的第一個三維模型，該模型描繪了恆星坍塌和隨後發生的巨大爆炸。
恆星在其生命開始時燃燒氫，一種簡單而輕的原子。在它們耗盡可用的氫供應後，它們燃燒越來越重的元素。當一顆恆星最終在 II 型超新星中迎來它的命運時，它的核心完全由鐵組成，不再能夠抵抗來自外部的巨大引力壓力。鐵原子被擠壓在一起，直到重力超過原子核之間的斥力，導致溫度升高到100多億度。這顆曾經巨大的恆星的核心坍塌到直徑 100 公里，並輻射能量，加熱周圍的氣體。透過對流，這種熱量最終導致災難性的爆炸：超新星。
較舊的計算機模型為研究人員提供了關於超新星為何以如此強烈的能量爆炸的基礎資料，包括對流在過程中的作用。然而，原始模型忽略了諸如恆星自轉等關鍵變數，這妨礙了對這些壯觀事件的精確描述。新的研究開始緩解這個問題。利用世界上最快的計算機之一，配備了大量複雜的軟體，洛斯阿拉莫斯國家實驗室的 Michael Warren 和 Chris Fryer 及其同事建立了第一個垂死恆星最後時刻的三維計算機模擬（見圖）。從核心坍塌到劇烈的超新星爆炸——事件僅相隔幾毫秒——新模型允許研究人員比以往任何時候都更詳細地回答重要問題。“模擬大質量恆星的坍塌是計算物理學中最大的挑戰之一，”Warren 評論道。“自然界的所有四種基本力都在發揮作用，為我們提供了一個與宇宙其他地方不同的宇宙實驗室。”