حقوق الصورة: جامعة شيكاغو
يستعد علماء الجامعة لتشغيل محاكاة الكمبيوتر العملاق الأكثر تطوراً لنجم متفجر حاول على الإطلاق.
يتوقع توماسز بليوا ، كبير الباحثين الباحثين في مركز الومضات النووية الحرارية الفيزيائية الفلكية وعلم الفلك والفيزياء الفلكية ، أن تكشف المحاكاة عن آليات النجوم المتفجرة ، المسماة المستعرات الأعظمية ، بتفاصيل غير مسبوقة.
أصبحت المحاكاة ممكنة من خلال تخصيص وزارة الطاقة الأمريكية الخاص غير العادي البالغ 2.7 مليون ساعة من وقت الحوسبة الفائقة لمركز الفلاش ، والذي يستخدم عادةً أقل من 500000 ساعة من وقت الكمبيوتر العملاق سنويًا.
"هذا أبعد من الخيال ،" قال Plewa ، الذي قدم اقتراح Flash Center نيابة عن فريق بحث في الجامعة ومختبر Argonne الوطني.
كان مشروع فلاش سنتر واحدًا من ثلاثة مشاريع تم اختيارها لتلقي مخصصات وقت الكمبيوتر العملاق في إطار برنامج تنافسي جديد أعلن عنه وزير الطاقة سبنسر أبراهام في يوليو الماضي.
جاء الاقتراحان الفائزان الآخران من معهد جورجيا للتكنولوجيا ، الذي حصل على 1.2 مليون ساعة معالج ، ومختبر لورانس بيركلي الوطني التابع لوزارة الطاقة ، الذي حصل على مليون ساعة معالج.
سيساعد وقت الحاسوب الخارق مركز الفلاش بشكل أكثر دقة على محاكاة انفجار نجم قزم أبيض ، نجم أحرق معظم أو كل وقوده النووي. تلمع هذه المستعرات الأعظمية بشكل مشرق بحيث يستخدمها علماء الفلك لقياس المسافة في الكون. ومع ذلك ، لا تزال العديد من التفاصيل حول ما يحدث خلال مستعر أعظم غير معروف.
إن محاكاة المستعر الأعظم أمر مكثف من الناحية الحسابية لأنه يتضمن نطاقات واسعة من الزمان والمكان. النجوم القزمة البيضاء تتراكم جاذبية المواد من نجم مصاحب لملايين السنين ، لكنها تشتعل في أقل من ثانية. يجب أن تأخذ المحاكاة أيضًا في الاعتبار العمليات الفيزيائية التي تحدث على مقياس يتراوح من بضع مئات من أجزاء البوصة إلى سطح النجم بأكمله ، والذي يمكن مقارنته بالحجم مع الأرض.
تشبه المشاكل الحسابية نفسها برنامج إدارة مخزون الأسلحة النووية التابع لوزارة الطاقة وإدارته. في أعقاب معاهدة الحظر الشامل للتجارب النووية ، التي وقعها الرئيس كلينتون في عام 1996 ، يجب الآن اختبار موثوقية الترسانة النووية للأمة عن طريق المحاكاة الحاسوبية وليس في الميدان.
الأسئلة في النهاية هي كيف تتقدم الترسانة النووية بالشيخوخة ، وهل رمزك يتنبأ بعملية الشيخوخة بشكل صحيح ؟؟ قال بليوا.
يتحقق علماء فلاش سنتر من دقة كود المستعرات الأعظمية من خلال مقارنة نتائج عمليات المحاكاة الخاصة بهم بالتجارب المخبرية والملاحظات التلسكوبية. توفر الملاحظات الطيفية للمستعرات الأعظمية ، على سبيل المثال ، نوعًا من الرمز الشريطي الذي يكشف عن العناصر الكيميائية التي يتم إنتاجها في الانفجارات. تتعارض هذه الملاحظات حاليًا مع المحاكاة.
هل تريد التوفيق بين المحاكاة الحالية والملاحظات المتعلقة بالتركيب الكيميائي وإنتاج العناصر؟ قال بليوا.
يرغب العلماء أيضًا في أن يروا بوضوح أكثر تسلسل الأحداث التي تحدث مباشرة قبل تحول النجم إلى مستعر أعظم. يبدو أن المستعر الأعظم يبدأ في قلب نجم قزم أبيض ويتوسع نحو السطح مثل بالون منتفخ.
وفقا لإحدى النظريات ، فإن جبهة اللهب تتوسع في البداية على نحو بطيء نسبيا؟ سرعة سرعة الصوت دون الصوت 60 ميل في الثانية. ثم ، عند نقطة غير معروفة ، تنفجر جبهة اللهب وتتسارع إلى سرعات تفوق سرعة الصوت. في مادة شديدة القزم من قزم أبيض ، تتجاوز سرعة الصوت 3100 ميل في الثانية.
احتمال آخر: تتلاشى الموجة دون سرعة الصوت الأولية عندما تصل إلى الجزء الخارجي من النجم ، مما يؤدي إلى انهيار القزم الأبيض ، وخلط الوقود النووي غير المحترق ثم التفجير.
"سيكون من اللطيف جدا أن نلاحظ في المحاكاة هذا الانتقال إلى التفجير" قال بليوا.
علماء Flash Center بالفعل على وشك إعادة إنشاء هذه اللحظة في محاكاة لها. يجب أن يدفعهم الوقت الإضافي للكمبيوتر من وزارة الطاقة عبر العتبة.
سيقوم المركز بزيادة دقة محاكاة له إلى كيلومتر واحد (ستة أعشار ميل) لمحاكاة النجوم الكاملة. في السابق ، كان بإمكان المركز تحقيق دقة تبلغ خمسة كيلومترات (3.1 ميل) لمحاكاة النجم بأكمله ، أو 2.5 كيلومتر (1.5 ميل) لمحاكاة تشمل فقط ثُمن النجم.
وقال بليوا إن المحاكاة الأخيرة فشلت في التقاط الاضطرابات التي قد تحدث في أقسام أخرى من النجم. لكنهم قد يصبحوا قريبًا آثارًا علمية.
آمل بحلول الصيف أن ننتهي من جميع المحاكاة وسننتقل إلى تحليل البيانات ، هو قال.
المصدر الأصلي: بيان صحفي من جامعة شيكاغو
