Ett internationellt team av forskare ledda av en Monash-astronom har skapat den längsta konsekventa 3D-modellen av en neutrinodriven supernovaexplosion hittills, hjälpa forskare att bättre förstå massiva stjärnors våldsamma dödsfall.

Forskningen, utförs med superdatorerna Raijin och Magnus i Australien, och andra i Tyskland och Storbritannien, publicerades i Royal Astronomical Societys tidskrift Monthly Notices.

De största explosionerna i universum, så kallade "supernovor", uppstår när stjärnor många gånger större än vår egen sol når slutet av sitt liv och tömmer ut kärnbränslet i deras centra. Vid denna tidpunkt den innersta delen av stjärnan, en järnkärna själv ungefär 1,5 gånger så massiv som solen, ger efter för gravitationen och kollapsar till en ultratät neutronstjärna inom en bråkdel av en sekund.

"Forskare har varit förbryllade över hur kollapsen av en stjärna förvandlas till en explosion, " sa huvudförfattaren till forskningen, Dr Bernhard Müller, från Institutionen för fysik och astronomi, och Monash Center for Astrophysics.

"Forskargruppen arbetade på en lösning på detta problem, och den mest lovande teorin tyder på att lätta och svaga interagerande partiklar som kallas neutrinos är nyckeln till detta."

Ett stort antal neutriner sänds ut från ytan på den unga neutronstjärnan, och om uppvärmningen orsakad av den initiala kollapsen är tillräckligt stark, den neutrinouppvärmda materien driver en expanderande stötvåg genom stjärnan och kollapsen vänds.

"Forskare har länge försökt visa att denna idé fungerar med hjälp av datorsimuleringar, men datormodellerna misslyckas ofta med att explodera, och kan inte köras tillräckligt länge för att reproducera observerade supernovor, " sa Dr Müller.

"Det som är avgörande för framgång i 3D är det våldsamma gnällandet av varmt och kallt material bakom stötvågen, som utvecklas naturligt på grund av neutrinouppvärmningen."

Laget, bestående av forskare från Monash University (Australien), Queen's University Belfast, och Max Planck Institute for Astrophysics (Tyskland), simulerade fusionen av syre till kisel i en stjärna 18 gånger så stor som vår sol, under de sista sex minuterna före supernovan.

De fann att de kunde få en framgångsrik explosion eftersom det kollapsande kisel-syreskalet redan var kraftigt omrört.

De följde sedan explosionen i mer än 2 sekunder. Även om det fortfarande tar ungefär en dag för chocken att nå ytan, de kunde säga att explosionen och den överblivna neutronstjärnan började likna de vi observerar i naturen.

"Det är betryggande att vi nu får rimliga explosionsmodeller utan att behöva justera dem för hand, sa Dr Bernhard Müller.