Attēla kredīts: Čikāgas Universitāte
Universitātes zinātnieki gatavojas veikt vismodernāko superdatoru simulāciju ar eksplodējošu zvaigzni, kāda jebkad bijusi.
Tomašs Plewa, vecākais zinātniskais līdzstrādnieks Astrofizisko termobrandžu zibšņu un astronomijas un astrofizikas centrā, sagaida, ka simulācija vēl nepieredzēti detalizēti parādīs eksplodējošo zvaigžņu, ko sauc par supernovām, mehāniku.
Simulāciju padara iespējamu ASV Enerģētikas departamenta speciālais ārkārtas 2,7 miljonu stundu superdatoru stundu piešķīrums Flash centram, kas parasti gadā patērē mazāk nekā 500 000 superdatoru stundu.
? Tas ir ārpus iztēles ,? sacīja Plewa, kurš universitātes un Argonnas Nacionālās laboratorijas pētījumu grupas vārdā iesniedza Flash centra priekšlikumu.
Flash Center projekts bija viens no trim, kas tika izvēlēts, lai saņemtu superdatoru laika piešķīrumus saskaņā ar jauno konkurences programmu, kuru pagājušā gada jūlijā paziņoja Enerģētikas Spensera Ābrahama sekretārs.
Pārējie divi uzvarējušie priekšlikumi nāca no Džordžijas Tehnoloģiju institūta, kas saņēma 1,2 miljonus procesora stundu, un DOE Lawrence Berkeley Nacionālā laboratorija, kas saņēma vienu miljonu procesora stundu.
Superdatora laiks palīdzēs Flash centram precīzāk modelēt baltas pundurzvaigznes eksploziju - zvaigzni, kura ir sadedzinājusi lielāko daļu vai visu savu kodoldegvielu. Šīs supernovas spīd tik spilgti, ka astronomi tos izmanto, lai izmērītu attālumu Visumā. Neskatoties uz to, daudzas detaļas par to, kas notiek supernovas laikā, joprojām nav zināmas.
Supernovas imitēšana ir skaitļošanas ziņā intensīva, jo tā ietver milzīgu laika un telpas mērogu. Baltās pundurzvaigznes gravitācijas laikā miljoniem gadu uzkrāj materiālus no zvaigznes zvaigznēm, bet aizdegas mazāk nekā sekundē. Simulācijās jāņem vērā arī fizikālie procesi, kas notiek mērogā no dažām collas simtdaļām līdz visai zvaigznes virsmai, kas pēc izmēra ir salīdzināma ar Zemi.
Līdzīgas skaitļošanas problēmas satrauc DOE kodolieroču krājumu pārvaldības un pārvaldības programmu. Pēc Visaptverošā testa aizlieguma līguma, kuru prezidents Klintons parakstīja 1996. gadā, valsts kodolarsenāla uzticamība tagad ir jāpārbauda, izmantojot datoru simulācijas, nevis uz lauka.
? Jautājumi galu galā ir par to, kā kodolarsenāls noveco ar laiku, un vai jūsu kods paredz, ka novecošanās process notiek pareizi? Plewa teica.
Zibspuldzes centra zinātnieki pārbauda supernovu koda precizitāti, salīdzinot simulācijas rezultātus gan ar laboratorijas eksperimentiem, gan ar teleskopiskiem novērojumiem. Supernovu spektrālie novērojumi, piemēram, nodrošina sava veida svītru kodu, kas atklāj, kuri ķīmiskie elementi veidojas sprādzienos. Šie novērojumi pašlaik ir pretrunā ar simulācijām.
? Vai vēlaties saskaņot pašreizējās simulācijas ar novērojumiem par ķīmisko sastāvu un elementu ražošanu ,? Plewa teica.
Zinātnieki arī vēlas skaidrāk redzēt notikumu secību, kas notiek tieši pirms zvaigznes nonākšanas supernovā. Šķiet, ka supernova sākas baltas pundurzvaigznes kodolā un izplešas pret virsmu kā piepūsts balons.
Saskaņā ar vienu teoriju liesmas fronte sākotnēji izplešas relatīvi lēni? zemskaņas ātrums 60 jūdzes sekundē. Tad kādā nezināmā vietā liesmas priekšdaļa detonē un paātrinās līdz virsskaņas ātrumam. Īpaši blīvā baltā pundura materiālā virsskaņas ātrums pārsniedz 3100 jūdzes sekundē.
Vēl viena iespēja: sākotnējais zemskaņas vilnis mirdz, kad tas sasniedz zvaigznes ārējo daļu, izraisot baltā pundura sabrukšanu, nesadegušās kodoldegvielas sajaukšanos un pēc tam detonāciju.
? Tas būs ļoti jauki, ja simulācijās mēs varētu novērot šo pāreju uz detonāciju ,? Plewa teica.
Zibspuldzes centra zinātnieki jau tagad atrodas uz robežas, lai savās simulācijās atjaunotu šo brīdi. Papildu datora pavadītais laiks no DOE viņiem jāpārliek pāri slieksnim.
Centrs palielinās simulāciju izšķirtspēju līdz vienam kilometram (jūdžu desmitdaļām) veselas zvaigznes simulācijai. Iepriekš centrs varēja sasniegt piecu kilometru (3,1 jūdžu) izšķirtspēju veselas zvaigznes simulācijai vai 2,5 kilometru (1,5 jūdzes) simulācijai, kas aptver tikai vienu astoto daļu zvaigznes.
Pēdējās simulācijas nespēj uztvert perturbācijas, kas var notikt citos zvaigznes posmos, sacīja Plewa. Bet drīz tās var kļūt par zinātniskām relikvijām.
Es ceru, ka līdz vasarai mēs visi simulācijas būsim izdarījuši, un mēs pāriet uz datu analīzi? viņš teica.
Oriģinālais avots: Čikāgas Universitātes Ziņu izlaidums
