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超新星爆炸的威力短暂超过1000亿颗恒星，讽刺的是，它标志着一颗巨大的天体的死亡。但是，由于这些巨大的爆炸通常位于遥远的星系中，研究它们复杂的运作是困难的：科学家们无法前往实验地点，因此他们必须将实验带到他们那里。自 1966 年以来，研究人员开发了越来越逼真的这些耀眼事件的计算机模拟。模型首先是一维的，然后是二维的，逐渐揭示了超新星活动背后的关键细节。新研究将这项工作向前推进了一步。科学家们昨天在新墨西哥州阿尔伯克基举行的天文学会会议上公布了有史以来创建的第一个三维模型，该模型描绘了恒星坍塌和随后发生的巨大爆炸。
恒星在其生命开始时燃烧氢，一种简单而轻的原子。在它们耗尽可用的氢供应后，它们燃烧越来越重的元素。当一颗恒星最终在 II 型超新星中迎来它的命运时，它的核心完全由铁组成，不再能够抵抗来自外部的巨大引力压力。铁原子被挤压在一起，直到重力超过原子核之间的斥力，导致温度升高到100多亿度。这颗曾经巨大的恒星的核心坍塌到直径 100 公里，并辐射能量，加热周围的气体。通过对流，这种热量最终导致灾难性的爆炸：超新星。
较旧的计算机模型为研究人员提供了关于超新星为何以如此强烈的能量爆炸的基础数据，包括对流在过程中的作用。然而，原始模型忽略了诸如恒星自转等关键变量，这妨碍了对这些壮观事件的精确描述。新的研究开始缓解这个问题。利用世界上最快的计算机之一，配备了大量复杂的软件，洛斯阿拉莫斯国家实验室的 Michael Warren 和 Chris Fryer 及其同事创建了第一个垂死恒星最后时刻的三维计算机模拟（见图）。从核心坍塌到剧烈的超新星爆炸——事件仅相隔几毫秒——新模型允许研究人员比以往任何时候都更详细地回答重要问题。“模拟大质量恒星的坍塌是计算物理学中最大的挑战之一，”Warren 评论道。“自然界的所有四种基本力都在发挥作用，为我们提供了一个与宇宙其他地方不同的宇宙实验室。”