Kreditna slika: University of Chicago
Univerzitetni znanstveniki se pripravljajo na izvedbo najsodobnejše superračunalniške simulacije eksplozivne zvezde, ki je bila kdaj koli poskušana.
Tomasz Plewa, višji znanstveni sodelavec v centru za astrofizične termonuklearne utripe in astronomijo in astrofiziko, pričakuje, da bo simulacija brez podrobnosti razkrila mehaniko eksplodiranja zvezd, imenovanih supernove.
Simulacijo omogoči ameriško ministrstvo za energetiko, ki je Flash centru namenilo izrednih 2,7 milijona ur superračunalniškega časa, ki običajno porabi manj kot 500 000 ur superračunalniškega časa letno.
? To je zunaj domišljije, je dejal Plewa, ki je v imenu raziskovalne skupine na univerzi in v nacionalnem laboratoriju Argonne predložil predlog Flash Centra.
Projekt Flash Center je bil eden izmed treh izbranih za prejem dodeljevanja časa superračunalniku v okviru novega tekmovalnega programa, ki ga je julija julija objavil sekretar za energetiko Spencer Abraham.
Druga dva zmagovalna predloga sta prispela Georgia Institute of Technology, ki je prejel 1,2 milijona ur procesorja, in DOE-ov Lawrence Berkeley National Laboratory, ki je prejel milijon procesorskih ur.
Čas superračunalnika bo Flash centru pomagal natančneje simulirati eksplozijo bele pritlikave zvezde, ki je požgala večino ali celotno jedrsko gorivo. Te supernove svetijo tako močno, da jih astronomi uporabljajo za merjenje razdalje v vesolju. Kljub temu številne podrobnosti o dogajanju med supernovo ostajajo neznane.
Simulacija supernove je računsko intenzivna, ker vključuje veliko časa in prostora. Bele pritlikave zvezde gravitacijsko kopičijo material iz spremljevalne zvezde milijone let, vendar se vžgejo v manj kot sekundi. Simulacije morajo upoštevati tudi fizične procese, ki se dogajajo v merilu, ki sega od nekaj stotih centimetrov do celotne površine zvezde, ki je po velikosti primerljiva z Zemljo.
Podobni računski problemi povzročajo program vodenja in upravljanja zalog jedrskega orožja DOE. Po Pogodbi o celoviti prepovedi poskusov, ki jo je predsednik Clinton podpisal leta 1996, je treba zanesljivost državnega jedrskega arzenala preskusiti z računalniškimi simulacijami in ne na terenu.
Vprašanja so na koncu, kako se staranje jedrskega arzenala sčasoma tiče in ali vaša koda napoveduje, da je proces staranja pravilno ?? Je rekla Plewa.
Znanstveniki Flash Centra preverjajo natančnost svoje kode supernove, tako da primerjajo rezultate svojih simulacij tako z laboratorijskimi poskusi kot s teleskopskimi opazovanji. Spektralna opazovanja supernov na primer zagotavljajo vrsto črtne kode, ki razkriva, kateri kemični elementi nastajajo pri eksplozijah. Ta opažanja so trenutno v nasprotju s simulacijami.
? Želite uskladiti trenutne simulacije z opažanji glede kemične sestave in proizvodnje elementov? Je rekla Plewa.
Znanstveniki želijo tudi bolj jasno videti zaporedje dogodkov, ki se zgodijo tik preden zvezda postane supernova. Kaže, da se supernova začne v jedru bele pritlikave zvezde in se širi proti površju kot napihnjen balon.
Po eni teoriji se plamenišče sprva širi pri razmeroma počasnem? podzvočna hitrost 60 milj na sekundo. Nato v neznani točki plamen eksplodira in pospeši do nadzvočne hitrosti. V ultra gostem materialu belega pritlikavca nadzvočne hitrosti presegajo 3.100 milj na sekundo.
Druga možnost: začetni podzvočni val se zbada, ko doseže zunanji del zvezde, kar vodi v propad belega pritlikavca, mešanje nežganega jedrskega goriva in nato eksplozijo.
? Zelo lepo bo, če bi v simulacijah opazili ta prehod v detonacijo ,? Je rekla Plewa.
Znanstveniki Flash Centra so že na pragu, da v svojih simulacijah ta trenutek poustvarjajo. Dodatni računalniški čas, ki ga izvajajo DOE, bi jih moral potisniti čez prag.
Središče bo povečalo ločljivost svojih simulacij na en kilometer (šest desetin milje) za simulacijo cele zvezde. Pred tem je lahko center dosegel ločljivost pet kilometrov (3,1 milje) za simulacijo cele zvezde ali 2,5 kilometra (1,5 milje) za simulacijo, ki bi zajemala le eno osmino zvezde.
Slednje simulacije ne zajemajo motenj, ki se lahko pojavijo na drugih delih zvezde, je dejal Plewa. Toda kmalu lahko postanejo znanstvene relikvije.
"Upam, da bomo do poletja opravili vse simulacije in bomo prešli na analizo podatkov." rekel je.
Izvirni vir: News of Release University of Chicago
