Kreditna slika: University of Chicago
Sveučilišni znanstvenici pripremaju se za pokretanje najnaprednije simulacije superračunala eksplodirajuće zvijezde ikad pokušaja.
Tomasz Plewa, stariji znanstveni suradnik u Centru za astrofizičke termonuklearne bljeskove i astronomiju i astrofiziku, očekuje da će simulacija u nepoznatim detaljima otkriti mehaniku eksplodiranja zvijezda, zvanih supernove.
Simulaciju je omogućilo američko Ministarstvo energetike posebno izdvajanje izvanrednih 2,7 milijuna sati vremena superračunavanja u Flash Center, koji obično koristi manje od 500 000 sati vremena superračunala godišnje.
? To je izvan mašte, rekao je Plewa koji je u ime znanstvenog tima na Sveučilištu i Nacionalnom laboratoriju Argonne podnio prijedlog Flash Centra.
Projekt Flash Center bio je jedan od tri odabrana za dodjelu sredstava za računarska superkompjutera u okviru novog natjecateljskog programa koji je prošlog srpnja najavio ministar energetike Spencer Abraham.
Druga dva pobjednička prijedloga stigla su iz Georgia Institute of Technology, koji je dobio 1,2 milijuna sati procesora, i DOE-ovog Lawrencea Berkeley National Laboratorya, koji je primio milijun radnih sati.
Vrijeme superračunala pomoći će Flash centru da preciznije simulira eksploziju bijele patuljaste zvijezde, one koja je spalila većinu ili čitavo nuklearno gorivo. Ove supernove sjaje tako jarko da ih astronomi koriste za mjerenje udaljenosti u svemiru. Ipak, mnogi detalji o tome što se događa tijekom supernove ostaju nepoznati.
Simulacija supernove je računski intenzivna jer uključuje ogromne razmjere vremena i prostora. Bijele patuljaste zvijezde gravitirajuće akumuliraju materijal iz prateće zvijezde milijunima godina, ali se zapale za manje od sekunde. Simulacije također moraju uzeti u obzir fizičke procese koji se događaju u mjerilu koji se kreće od nekoliko stotina inča do cijele površine zvijezde, što je po veličini usporedivo sa Zemljom.
Slični računski problemi vežu DOE-ov program upravljanja i upravljanja zalihama nuklearnog oružja. Uoči sveobuhvatnog ugovora o zabrani ispitivanja, koji je predsjednik Clinton potpisao 1996. godine, pouzdanost nacionalnog nuklearnog arsenala sada se mora testirati računalnim simulacijama, a ne na terenu.
"Konačno, pitanja su kako se starenje nuklearnog arsenala provodi s vremenom i da li vaš kodeks predviđa taj proces starenja ispravno?" Rekao je Plewa.
Znanstvenici Flash Centra provjeravaju točnost koda njihovih supernova uspoređujući rezultate svojih simulacija, kako s laboratorijskim eksperimentima, tako i sa teleskopskim opažanjima. Na primjer, spektralna promatranja supernova daju svojevrsni crtični kod koji otkriva koji kemijski elementi nastaju u eksplozijama. Ta se zapažanja trenutno sukobljavaju sa simulacijama.
? Želite uskladiti trenutne simulacije s opažanjima koja se tiču kemijskog sastava i proizvodnje elemenata? Rekao je Plewa.
Znanstvenici također žele jasnije vidjeti niz događaja koji se događaju neposredno prije nego što zvijezda postane supernova. Čini se da supernova počinje u jezgri bijele patuljaste zvijezde i širi se prema površini poput napuhanog balona.
Prema jednoj teoriji, plamen se sprijeda širi na relativno "sporo"? podzvučna brzina od 60 milja u sekundi. Tada, u nekom nepoznatom trenutku, prednji plamen eksplodira i ubrzava se do nadzvučnih brzina. U ultra gustom materijalu bijelog patuljka, nadzvučne brzine prelaze 3.100 milja u sekundi.
Druga mogućnost: početni podzvučni val se zgrči kad dosegne vanjski dio zvijezde, što dovodi do kolapsa bijelog patuljaka, miješanja negorjelog nuklearnog goriva, a zatim do detonacije.
? Bit će vrlo lijepo ako bismo u simulacijama primijetili taj prijelaz u detonaciju ,? Rekao je Plewa.
Znanstvenici Flash Centra već su na pragu stvaranja ovog trenutka u svojim simulacijama. Dodatno vrijeme računala od DOE-a trebalo bi ih prebaciti preko praga.
Centar će povećati razlučivost svojih simulacija na jedan kilometar (šest desetina milje) za simulaciju cijele zvijezde. Prije toga je centar mogao postići rezoluciju od pet kilometara (3,1 milju) za simulaciju cijele zvijezde ili 2,5 kilometra (1,5 milju) za simulaciju koja obuhvaća samo jednu osminu zvijezde.
Potonja simulacija ne uspijeva zabilježiti poremećaje koji se mogu dogoditi na drugim dijelovima zvijezde, rekao je Plewa. No, uskoro bi mogli postati znanstvene relikvije.
"Nadam se da ćemo do ljeta obaviti sve simulacije i preći ćemo na analizu podataka." On je rekao.
Izvorni izvor: News News Release University of Chicago
