Кредитна снимка: Чикагски университет
Учени от университета се готвят да пуснат най-модерната суперкомпютърна симулация на взривяваща се звезда, опитвана някога.
Томаш Плева, старши научен сътрудник в Центъра за астрофизични термоядрени светкавици и астрономия и астрофизика, очаква симулацията да разкрие механиката на експлодиращите звезди, наречени свръхнови, с безпрецедентни подробности.
Симулацията е възможна от специалното отдел на енергетиката на САЩ - специалното разпределение на извънредно 2,7 милиона часа свръхкомпютърно време на Flash Center, което обикновено използва по-малко от 500 000 часа суперкомпютърно време годишно.
? Това е извън въображението, каза Плева, който представи предложението на Flash Center от името на изследователски екип в университета и Националната лаборатория в Аргон.
Проектът Flash Center беше един от трите избрани за получаване на разпределение на времето за суперкомпютър по нова конкурентна програма, обявена миналия юли от министъра на енергетиката Спенсър Ейбрахам.
Останалите две печеливши предложения дойдоха от Джорджийския технологичен институт, който получи 1,2 милиона процесорни часа, и националната лаборатория на DOE - Лоурънс Беркли, която получи един милион процесорни часа.
Времето на суперкомпютъра ще помогне на Flash Center по-точно да симулира експлозията на бяла звезда-джудже, която е изгорила повечето или цялото си ядрено гориво. Тези свръхнови светят толкова ярко, че астрономите ги използват за измерване на разстоянието във Вселената. Въпреки това, много подробности за това какво се случва по време на свръхнова, остават неизвестни.
Симулирането на свръхнова е изчислително интензивно, защото включва огромни мащаби на време и пространство. Звездите на бялото джудже гравитационно натрупват материал от другарска звезда в продължение на милиони години, но се запалват за по-малко от секунда. Симулациите трябва също така да отчитат физическите процеси, които протичат в мащаб, който варира от няколко стотни инча до цялата повърхност на звездата, която е сравнима по размер с Земята.
Подобни изчислителни проблеми са свързани с програмата за управление и управление на запасите на ядрени оръжия на DOE. Вследствие на Договора за всеобхватна забрана на изпитанията, който президентът Клинтън подписа през 1996 г., сега надеждността на ядрения арсенал на нацията трябва да бъде тествана чрез компютърни симулации, а не на място.
? Въпросите в крайна сметка са как старее ядреният арсенал с времето и дали вашият код предсказва, че процесът на стареене правилно ?? - каза Плева.
Учените от Flash Center проверяват точността на кода на техните свръхнови, като сравняват резултатите от своите симулации както с лабораторни експерименти, така и с телескопични наблюдения. Спектралните наблюдения на свръхновите например предоставят един вид баркод, който разкрива кои химически елементи се получават при експлозиите. Тези наблюдения в момента противоречат на симулациите.
? Искате да съгласувате текущите симулации с наблюдения относно химичния състав и производството на елементи ,? - каза Плева.
Учените също искат да видят по-ясно последователността на събитията, които се случват непосредствено преди дадена звезда да премине в свръхнова. Изглежда, че свръхнова започва в сърцевината на бяла звезда-джудже и се разширява към повърхността като надуващ се балон.
Според една теория фронта на пламъка първоначално се разширява при сравнително „бавен“? звукова скорост от 60 мили в секунда Тогава, в някаква неизвестна точка, фронтът на пламъка детонира и се ускорява до свръхзвукови скорости. В ултра-плътния материал на бяло джудже свръхзвуковите скорости надвишават 3100 мили в секунда.
Друга възможност: първоначалната дозвукова вълна се сгъстява, когато достигне външната част на звездата, което води до срив на бялото джудже, смесване на неизгоряло ядрено гориво и след това детонация.
? Ще бъде много хубаво, ако при симулациите успеем да наблюдаваме този преход към детонация ,? - каза Плева.
Учените от Flash Center вече са на прага да пресъздадат този момент в своите симулации. Допълнителното компютърно време от DOE трябва да ги прокара през прага.
Центърът ще увеличи разделителната способност на симулациите си до един километър (шест десети от миля) за симулация на цяла звезда. Преди това центърът можеше да постигне разделителна способност от пет километра (3,1 мили) за симулация на цяла звезда или 2,5 километра (1,5 мили) за симулация, обхващаща само една осма от звездата.
Последните симулации не успяват да обхванат смущения, които могат да се случат в други участъци на звездата, каза Плева. Но скоро могат да станат научни реликви.
? Надявам се, че до лятото ще направим всички симулации и ще продължим да анализираме данните ,? той каза.
Оригинален източник: Университет в Чикаго
