Kép jóváírása: a Chicagói Egyetem
Az egyetemi tudósok arra készülnek, hogy futtassák a valaha kipróbált robbanó csillag legfejlettebb szuperszámítógép-szimulációját.
Tomasz Plewa, az Asztrofizikai Hőmagmaghullámok, Csillagászat és Asztrofizika Központ vezető kutató munkatársa azt várja el, hogy a szimuláció példátlan részletességgel feltárja a szupernóváknak nevezett felrobbanó csillagok mechanikáját.
A szimulációt az amerikai Energiaügyi Minisztérium teszi lehetővé, hogy rendkívüli 2,7 millió órás szuperszámítógépes időt rendeljen el a Flash Center-hez, amely évente általában kevesebb, mint 500 000 órát használ szuperszámítógépet.
? Ez túl van a képzeletnél ,? mondta Plewa, aki az Egyetem és az Argonne Nemzeti Laboratórium kutatócsoportjának nevében benyújtotta a Flash Center javaslatát.
A Flash Center projekt egyike volt azoknak a háromnak, amelyek a szuperszámítógép időidejének elosztására kaptak egy új versenyprogram keretében, amelyet tavaly júliusban hirdetett meg Spencer Abraham, az Energy Spencer.
A másik két nyertes javaslat a Georgian Institute of Technology-tól érkezett, amely 1,2 millió processzorórát kapott, és a DOE Lawrence Berkeley National Laboratory-tól, amely egymillió processzorórát kapott.
A szuperszámítógép ideje segítségével a Flash Center pontosabban szimulálhatja egy fehér törpe csillag robbanását, amely a legtöbb nukleáris üzemanyagot vagy az egészet megégett. Ezek a szupernóvák olyan fényesen ragyognak, hogy a csillagászok felhasználják őket az univerzumban lévő távolság mérésére. Ennek ellenére sok részlet ismeretlen marad arról, hogy mi történik a szupernóva során.
A szupernóva szimulálása számítási szempontból intenzív, mert hatalmas idő- és tér skálákat igényel. A fehér törpe csillagok gravitációs szempontból több millió éven keresztül felhalmozódnak egy társ csillagból, de kevesebb mint egy másodperc alatt meggyulladnak. A szimulációknak figyelembe kell venni azokat a fizikai folyamatokat is, amelyek néhány hüvelyk századától a csillag teljes felületéig terjedő skálán zajlanak, amely mérettel összehasonlítható a Földdel.
Hasonló számítási problémák bántják a DOE nukleáris fegyvereinek készletezési és irányítási programját. Az átfogó vizsgálati tilalomról szóló szerződés nyomán, amelyet Clinton elnök 1996-ban írt alá, a nemzet nukleáris arzenáljának megbízhatóságát most már nem számítógépes, hanem számítógépes szimulációkkal kell tesztelni.
? Végül a kérdés az, hogy az atomarzenál hogyan öregedik az idő múlásával, és az ön kódja előrejelzi-e ezt az öregedési folyamatot helyesen? - mondta Plewa.
A Flash Center tudósai ellenőrzik a szupernóva-kód pontosságát azáltal, hogy összehasonlítják a szimulációik eredményeit laboratóriumi kísérletekkel és teleszkópos megfigyelésekkel egyaránt. A szupernóvák spektrális megfigyelése például egyfajta vonalkódot szolgáltat, amely feltárja, mely kémiai elemek keletkeznek a robbanások során. Ezek a megfigyelések jelenleg ütköznek a szimulációkkal.
? Össze szeretné kapcsolni a jelenlegi szimulációkat a kémiai összetételre és az elemek előállítására vonatkozó megfigyelésekkel ,? - mondta Plewa.
A tudósok tisztábban szeretnék látni az események sorozatát is, amely közvetlenül a csillag szupernóvája elõtt történik. Úgy tűnik, hogy a szupernóva a fehér törpe csillag magjában kezdődik és a felület felé terjed, mint egy felfújható ballon.
Az egyik elmélet szerint a láng frontja kezdetben egy viszonylag lassú szubszonikus sebesség 60 mérföld / másodperc. Ezután egy ismeretlen ponton a láng elülsõ része felrobban és felgyorsul a szuperszonikus sebességig. A fehér törpe ultra-sűrű anyagában a szuperszonikus sebesség meghaladja a 3100 mérföldet másodpercenként.
Egy másik lehetőség: a kezdeti szubszonikus hullám akkor csillog, amikor eléri a csillag külső részét, ami a fehér törpe összeomlásához, az égetlen nukleáris üzemanyag keveréséhez és azután robbantáshoz vezet.
? Nagyon jó lesz, ha a szimulációkban megfigyelhetjük ezt a detonációra való áttérést ,? - mondta Plewa.
A Flash Center tudósai már most arra készülnek, hogy újjáépítsék ezt a pillanatot szimulációikban. A DOE-től kapott kiegészítő számítógépes időnek át kell lépnie őket a küszöbön.
A központ növeli a szimulációk felbontását egy kilométerre (mérföld hat tizede) egy teljes csillag szimulációhoz. Korábban a központ öt kilométer (3,1 mérföld) felbontást tudott elérni egy teljes csillag szimulációjakor, vagy 2,5 kilométer (1,5 mérföld) felbontással egy olyan csillag szimulációjára, amely csak egy csillag nyolcadát foglalja magában.
Az utóbbi szimulációk nem képesek megragadni a csillag más részeiben esetlegesen előforduló zavarokat - mondta Plewa. De hamarosan tudományos ereklyé válhatnak.
"Remélem, hogy nyárra elkészítjük az összes szimulációt, és továbblépünk az adatok elemzésére," ő mondta.
Eredeti forrás: A Chicagói Egyetem sajtóközleménye
