İle
Princeton Üniversitesi araştırmacıları, süpernovaları simüle etmek ve daha iyi anlamak için, benzeri görülmemiş doğruluk sunan üç boyutlu modellerle gelişmiş süper bilgisayarlar kullanıyor.
Süper bilgisayarları kullanan bilim insanları, kesinlik Tek boyutlu modellerden ayrıntılı üç boyutlu modellere geçiş yapan süpernova simülasyonları.
Süpernovalar – devasa patlayan yıldızlar – evrendeki en muhteşem olaylardan bazılarıdır. Ayrıca olağanüstü derecede karmaşıktırlar. Onlara neyin sebep olduğunu anlamak için araştırmacılar Princeton Üniversitesi Bu patlamaları Enerji Bakanlığı’nın Argonne Liderlik Bilgi İşlem Tesisi kullanıcı tesisindeki süper bilgisayarlarda simüle ediyorlar. Bu araştırma aynı zamanda bize bu patlamaların evrenimizdeki birçok elementi nasıl yarattığına dair fikir veriyor.
Araştırmanın Amacı ve Zorlukları
Bu araştırmacıların öncelikli hedefi, bu yıldızların içinde ortaya çıkan süreçlerin şifresini çözmektir. Bu bilgi hangi yıldızların patlayacağını tahmin etmelerini sağlayacak. Ayrıca hangilerinin nötron yıldızları ve kara delikler üreteceğini bilmelerine de yardımcı olacak. Bu süreçler, nötrino fiziği ve nükleer fizik de dahil olmak üzere bir dizi karmaşık konuyu içerir.
Bu görselleştirme, süpernova patlaması ve nötron yıldızı doğumunun son teknoloji ürünü 3 boyutlu simülasyonunun sonuçlarını göstermektedir. Konveksiyon ve radyasyonun fiziği de dahil olmak üzere böyle bir nesnenin tam yıldız evriminin 3 boyutlu olarak simüle edildiği nadir bir örnektir. Görüntü, nötrino soğuması ve deptonizasyon nedeniyle patlama sonrasında küçülen ve soğuk, kompakt bir nötron yıldızı olma yolunda ilerleyen derin çekirdeği göstermektedir. Katkı Sağlayan: ALCF Görselleştirme ve Veri Analizi Ekibi; Adam Burrows ve Princeton Süpernova Teorisi Grubu, Princeton Üniversitesi
Bilim insanları 60 yıldır bu konu üzerinde çalışıyor ancak bilgisayarlar doğru simülasyonlar sağlayamıyordu. Önceki modeller patlamaları yalnızca tek boyutta simüle edebiliyordu. Bu modellerin patlamaları gerçek hayattaki durumu yansıtmıyordu. Bir şeylerin eksik olduğu açıktı. Bilim insanları, tek boyutlu simülasyonların yıldızların iç yapılarını içermediğini keşfetti. Ayrıca bu yapılardaki istikrarsızlıkları da gözden kaçırıyorlardı. Yapılar ve kararsızlıklar, yıldızların nasıl geliştiğine, dönüşlerine ve içlerindeki ağır elementlere bağlı olarak değişir.
Üç Boyutlu Simülasyonların Gücü
Bu bilgi açığını kapatmak için bilim insanları süpernovayı uzayda üç boyutlu olarak modellemeleri gerektiğini fark ettiler. Ayrıca patlamanın zaman içinde nasıl değiştiğini ve momentumunun nasıl değiştiğini de dahil etmeleri gerekiyordu. Patlamadan sadece yarım saniye önce modelleme yapılmasına rağmen simülasyon hâlâ son derece karmaşıktı. Tek boyuttan üç boyuta geçiş, karmaşıklığı 10.000 kat artırdı!
Bu tür bir bilgi işlem gücüne erişmek için araştırmacılar DOE Bilim Ofisine başvurdu. Modellerini çalıştırmak için ALCF’nin süper bilgisayarlarında zaman aldılar.
Mevcut 3 boyutlu simülasyonla, model süpernovalar artık süpernovaların doğada davrandığı gibi davranıyor. Model, bu patlamalarda ne olacağını açıklamaya ve tahmin etmeye her zamankinden daha yakın. Bilim insanları aynı zamanda simülasyonlarının süresini uzatmak için de çalışıyor. Olaydan önceki dört ila beş saniyeyi kapsamayı hedefliyorlar.
Çözüm
Bilim insanları, DOE’nin süper bilgisayarlarının yardımıyla simülasyonlarını geliştirdikçe, bu yıldızların son anlarında neler olduğunu daha iyi kavrayacaklar.