超级计算机模拟了一颗大质量恒星坍缩成中子星仅10毫秒的过程，证明了这些通常被称为超超新星的灾难性事件可以产生巨大的磁场，使恒星爆炸，并在宇宙的半空中发射出可见的伽马射线。
模拟结果于11月30日提前在网上发表自然当一颗旋转的恒星坍缩时，恒星及其附加的磁场旋转得越来越快，形成了一个发电机，将磁场旋转到地球磁场的几万亿倍。
如此强大的磁场足以使气体沿着恒星的旋转轴聚焦并加速，从而产生两个喷流，最终产生高能伽马射线的反向爆炸。
最早的发电机是发电机，当电线在磁场中旋转时产生电流。当磁场在太空中移动时，恒星发电机会产生电流，而这些电流又会增强磁场，从而形成一个反馈回路，产生巨大的磁场。
加州大学伯克利分校博士后研究员、论文第一作者菲利普Mösta说:“发电机是一种将大质量恒星内部的小规模磁结构转化为越来越大的磁结构的方法，这些磁结构需要产生超超新星和长伽马暴。”“这开启了整个过程。”
“人们曾相信这个过程会成功，”他说。“现在我们真的展示了它。”
这一成功的关键是一个比以往任何时候都更精细的计算机模拟，尽管这个模拟需要13万个计算机核心在蓝水(世界上最强大的超级计算机之一)上进行为期两周的并行操作。它位于伊利诺伊大学厄巴纳-香槟分校的国家超级计算应用中心。
超新星产生重元素
天体物理学家喜欢Mosta正试图改善他们的模型的明星做什么当他们达到他们的生活的结束,希望解释奇怪的宇宙现象——比如伽马暴和hypernovae flash 10倍比平均超新星,了解一些很重的元素在自然界中发现。
“现在我们有了第一个原型模型，让我们可以问这个问题，重元素是如何在这些强大的超新星爆炸中形成的?”没有参与这项研究的加州大学伯克利分校天文学教授艾略特·夸特说。
Quataert说:“这方面的突破是，菲利普的团队从一个相对较弱的磁场开始，并显示出它逐渐形成一个非常强的、大规模的相干磁场，这种磁场通常被认为是人们制作伽马射线爆发模型时存在的。”
宇宙中最亮的事件
伽马暴是如此的短暂和高能——长时间的爆发持续约100秒，其波长远远超出可见光或紫外线波段——直到1967年才被寻找核弹试验证据的卫星观测到。大多数都在数十亿光年之外的遥远星系中，所以我们能够看到它们的事实意味着它们是宇宙中最明亮的事件之一。
观察在过去的50年里使天文学家认为破裂产生的极其罕见的大质量恒星,恒星的爆炸25倍太阳质量的或更大的细节——但这样的超级新星产生集中的伽马射线束仍在制定当中。这些恒星爆炸通常被归类为Ic型宽线超新星。
Mösta说，人们认为，这些爆炸需要由超强磁场聚集在一起的喷流来提供动力，但其中一个缺失的环节是，一颗具有像太阳那样的正常磁场的恒星，如何将其放大1万亿(1015)倍。一种可能性是，坍缩恒星旋转时储存的能量可以转化为磁能。这些强磁场对于加速带电粒子到能够产生伽马射线的速度和能量也是至关重要的。
“我们预计只有一小部分恒星在坍缩前自转足够快，从而解释脉冲星的毫秒自转周期，”该研究的合著者、加州理工学院的理论天体物理学教授克里斯蒂安·奥特(Christian Ott)说。“但如果一颗恒星转速如此之快，那么在旋转过程中就会有大量的能量。问题是如何将其提取出来并投入爆炸中。”
产生超强磁场
当所有的氢耗尽，恒星开始融合氦，然后是碳和氧后，核心的氢聚变停止时，核心坍塌超新星就会发生。在恒星生命的大部分时间里，氢聚变为恒星提供能量。当恒星最终将所有这些元素熔合成铁时，熔合就完全停止了，恒星核心的压力就无法支撑周围物质的重力重量。
在一秒钟内，半径约1500公里的内恒星坍缩为直径约10至15公里的中子星，质量约为1.4个太阳。这就产生了一种向外移动的激波，它进入了恒星的外层。当内部的恒星坍缩成中子星时，它的旋转就会增加，就像自旋溜冰者在缩回手臂时旋转得更快一样。
理论学家试图解释大质量的旋转恒星在坍缩后如何产生强大的磁场，这种坍缩过程被称为磁旋转不稳定性:恒星的各层以不同的速度旋转，产生的湍流将嵌入的磁场塑造成千米宽的磁通管，就像太阳上的磁耀斑一样。但这个过程能产生更大规模的磁场来驱动爆炸吗?
Mösta说:“我们所做的是第一次全球高分辨率模拟，实际上表明你从一个纯紊流场创建了这个巨大的全球场。”“模拟还展示了一种形成磁星的机制，磁星是具有极强磁场的中子星，它可能驱动了一类特别明亮的超新星。”
Quataert将这一过程比作地球大气中的小尺度湍流如何合并成大规模飓风。
Mösta和他的同事发现，在快速旋转的中子星中，这一过程的关键是一个距离恒星15到35公里的剪切带，在那里，不同的层以非常不同的速度旋转，造成了大到足以产生发电机的湍流。
Mösta正在进行一项模拟工作，该模拟包含了超过10毫秒的恒星坍缩后的演化过程，或称“后反弹”，以更好地了解坍缩物质和流出物质如何与旋转的磁场相互作用。
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