Een van de krachtigste supercomputers op aarde heeft het interieur van sterren met een lage massa gesimuleerd, waardoor wetenschappers hun evolutie beter kunnen begrijpen. Deze nieuwe simulatie laat zien dat sterren een deel van dit helium in de ster daadwerkelijk kunnen vernietigen, in plaats van het in de ruimte te werpen.
Met behulp van 3D-modellen die op enkele van de snelste computers ter wereld worden uitgevoerd, hebben laboratoriumfysici een wiskundige code gemaakt die een mysterie rond de stellaire evolutie scheurt.
Jarenlang hebben natuurkundigen getheoretiseerd dat sterren met een lage massa (ongeveer een tot twee keer de grootte van onze zon) grote hoeveelheden helium 3 (³He) produceren. Wanneer ze de waterstof in hun kernen uitputten om rode reuzen te worden, wordt het grootste deel van hun samenstelling uitgestoten, waardoor het universum aanzienlijk wordt verrijkt in deze lichte isotoop van helium.
Lage massa rode reus
Deze verrijking is in strijd met de Big Bang-voorspellingen. Wetenschappers theoretiseerden dat sterren deze ³Hij vernietigen door aan te nemen dat bijna alle sterren snel roteerden, maar zelfs dit bracht de evolutieresultaten niet in overeenstemming met de oerknal.
Door nu een rode reus te modelleren met een volledig 3D-hydrodynamische code, identificeerden LLNL-onderzoekers het mechanisme van hoe en waar sterren met een lage massa de ³He vernietigen die ze produceren tijdens de evolutie.
Ze ontdekten dat ³Hij brandt in een gebied net buiten de heliumkern, waarvan eerder werd gedacht dat het stabiel was, omstandigheden creëert die dit nieuw ontdekte mengmechanisme aandrijven.
Materiaalbellen, lichtjes verrijkt met waterstof en nagenoeg verarmd in ³He, drijven naar het oppervlak van de ster en worden vervangen door ³He-rijk materiaal voor extra verbranding. Op deze manier vernietigen de sterren hun overtollige ³He, zonder aanvullende voorwaarden aan te nemen (zoals snelle rotatie).
"Dit bevestigt hoe elementen in het universum zijn geëvolueerd en maakt het consistent met de oerknal", zegt David Dearborn, natuurkundige van Lawrence Livermore National Laboratory. "Het vorige eendimensionale model herkende de instabiliteit die werd veroorzaakt door het branden van" Hij "niet."
Hetzelfde proces is van toepassing op metaalarme zonnen met een lage massa, die tijdens het vroege deel van de galactische geschiedenis belangrijker kunnen zijn geweest dan metaalrijke sterren zoals de zon bij het bepalen van de ³He overvloed van het interstellaire medium.
Het onderzoek verschijnt in de 26 oktober editie van Science Express.
De Big Bang is de wetenschappelijke theorie over hoe het universum ongeveer 13,7 miljard jaar geleden uit een enorm dichte en hete staat is voortgekomen.
De oerknal produceerde ongeveer 10 procent 4He, 0,001 procent ³Hij bestond voor bijna de rest uit waterstof.
Later zouden sterren met een lage massa die ³He productie hebben verhoogd tot 0,01 procent. Waarnemingen van ³He in het interstellaire medium laten echter zien dat het op 0,001 procent blijft. Dus waar is die ³Hij gebleven?
Dat is waar het Livermore-team binnenkomt. Livermore-wetenschappers Peter Eggleton en Dearborn werkten samen met John Lattanzio van het Centre for Stellar and Planetary Astrophysics in Australië om een code te creëren die beschrijft hoe ³Hij brandt tijdens stervorming, zodat de samenstelling van het universum na de Grote Bang is verzoend.
"Voorafgaand aan ons werk werd waargenomen dat de" Hij in de envelop grotendeels onverwoestbaar was, en later de ruimte in zou worden geblazen, waardoor het interstellaire medium zou worden verrijkt en het conflict met de oerknal zou ontstaan ", zei Eggleton, een astrofysicus en leider auteur van de paper. “Wat we ontdekken is dat ³Hij onverwacht vernietigbaar is, door een mengproces dat wordt aangedreven door een fenomeen dat tot nu toe is genegeerd.”
Lawrence Livermore National Laboratory, opgericht in 1952, is een nationaal veiligheidslaboratorium, met als missie de nationale veiligheid te waarborgen en wetenschap en technologie toe te passen op de belangrijke kwesties van onze tijd. Het Lawrence Livermore National Laboratory wordt beheerd door de University of California voor de National Nuclear Security Administration van het Amerikaanse Department of Energy.
Oorspronkelijke bron: LLNL News Release
