Tín dụng hình ảnh: Đại học Chicago
Các nhà khoa học của trường đại học đang chuẩn bị chạy mô phỏng siêu máy tính tiên tiến nhất của một ngôi sao nổ tung từng cố gắng.
Tomasz Plewa, Chuyên gia nghiên cứu cao cấp tại Trung tâm vật lý nhiệt điện hạt nhân và thiên văn học & vật lý thiên văn, hy vọng mô phỏng sẽ tiết lộ cơ học của các ngôi sao nổ, được gọi là siêu tân tinh, chi tiết chưa từng có.
Việc mô phỏng được thực hiện bởi sự phân bổ đặc biệt của Bộ Năng lượng Hoa Kỳ về 2,7 triệu giờ thời gian siêu máy tính đặc biệt cho Trung tâm Flash, thường sử dụng ít hơn 500.000 giờ thời gian siêu máy tính hàng năm.
? Điều này là ngoài sức tưởng tượng ,? Plewa, người đã đệ trình đề xuất Trung tâm Flash thay mặt cho một nhóm nghiên cứu tại Phòng thí nghiệm quốc gia của Đại học và Argonne.
Dự án Flash Center là một trong ba dự án được chọn để nhận phân bổ thời gian siêu máy tính theo một chương trình cạnh tranh mới được công bố vào tháng 7 năm ngoái bởi Bộ trưởng Bộ Năng lượng Spencer Abraham.
Hai đề xuất chiến thắng khác đến từ Viện Công nghệ Georgia, đã nhận được 1,2 triệu giờ xử lý và Phòng thí nghiệm quốc gia Lawrence Berkeley của DOE, đã nhận được một triệu giờ xử lý.
Thời gian siêu máy tính sẽ giúp Trung tâm Flash mô phỏng chính xác hơn vụ nổ của một ngôi sao lùn trắng, một ngôi sao đã đốt cháy hầu hết hoặc toàn bộ nhiên liệu hạt nhân của nó. Những siêu tân tinh này tỏa sáng rực rỡ đến nỗi các nhà thiên văn học sử dụng chúng để đo khoảng cách trong vũ trụ. Tuy nhiên, nhiều chi tiết về những gì xảy ra trong một siêu tân tinh vẫn chưa được biết.
Mô phỏng một siêu tân tinh được tính toán chuyên sâu vì nó liên quan đến quy mô lớn về thời gian và không gian. Sao lùn trắng tích lũy vật chất từ một ngôi sao đồng hành trong hàng triệu năm, nhưng bốc cháy trong chưa đầy một giây. Mô phỏng cũng phải tính đến các quá trình vật lý xảy ra trên một phạm vi từ vài phần trăm inch đến toàn bộ bề mặt của ngôi sao, có kích thước tương đương với Trái đất.
Các vấn đề tính toán tương tự làm vex Chương trình quản lý và quản lý kho vũ khí hạt nhân của DOE. Theo sau Hiệp ước cấm thử nghiệm toàn diện, mà Tổng thống Clinton đã ký năm 1996, độ tin cậy của kho vũ khí hạt nhân của quốc gia giờ phải được kiểm tra thông qua mô phỏng máy tính thay vì trong lĩnh vực này.
? Các câu hỏi cuối cùng là làm thế nào sự lão hóa vũ khí hạt nhân theo thời gian, và mã của bạn có dự đoán quá trình lão hóa đó một cách chính xác không ?? Plewa nói.
Các nhà khoa học của Trung tâm Flash xác minh tính chính xác của mã siêu tân tinh của họ bằng cách so sánh kết quả mô phỏng của họ với các thí nghiệm trong phòng thí nghiệm và quan sát bằng kính viễn vọng. Các quan sát quang phổ của siêu tân tinh, chẳng hạn, cung cấp một loại mã vạch cho thấy các nguyên tố hóa học nào được tạo ra trong vụ nổ. Những quan sát hiện đang mâu thuẫn với mô phỏng.
? Bạn muốn dung hòa các mô phỏng hiện tại với các quan sát liên quan đến thành phần hóa học và sản xuất các nguyên tố ,? Plewa nói.
Các nhà khoa học cũng muốn thấy rõ hơn chuỗi các sự kiện xảy ra ngay lập tức trước khi một ngôi sao đi siêu tân tinh. Dường như một siêu tân tinh bắt đầu trong lõi của một ngôi sao lùn trắng và mở rộng về phía bề mặt giống như một quả bóng bay.
Theo một lý thuyết, mặt trước ngọn lửa ban đầu mở rộng với tốc độ tương đối chậm? tốc độ cận âm của 60 dặm mỗi giây. Sau đó, tại một số điểm chưa biết, mặt trước ngọn lửa phát nổ và tăng tốc đến tốc độ siêu thanh. Trong vật liệu siêu dày đặc của một ngôi sao lùn trắng, tốc độ siêu thanh vượt 3.100 dặm mỗi giây.
Một khả năng khác: sóng cận âm ban đầu xì hơi khi nó chạm tới phần bên ngoài của ngôi sao, dẫn đến sự sụp đổ của sao lùn trắng, sự trộn lẫn của nhiên liệu hạt nhân không cháy và sau đó phát nổ.
? Sẽ rất tuyệt nếu trong các mô phỏng chúng ta có thể quan sát quá trình chuyển đổi này sang kích nổ ,? Plewa nói.
Các nhà khoa học của Trung tâm Flash đã sẵn sàng tái tạo khoảnh khắc này trong các mô phỏng của họ. Thời gian máy tính thêm từ DOE sẽ đẩy họ vượt qua ngưỡng.
Trung tâm sẽ tăng độ phân giải mô phỏng lên một km (sáu phần mười dặm) cho mô phỏng toàn sao. Trước đó, trung tâm này có thể đạt được độ phân giải năm km (3,1 dặm) cho một mô phỏng toàn sao, tương đương 2,5 km (1,5 dặm) cho một mô phỏng bao gồm chỉ một phần tám của một ngôi sao.
Các mô phỏng sau không thể chụp được các nhiễu loạn có thể xảy ra ở các phần khác của ngôi sao, Plewa nói. Nhưng họ có thể sớm trở thành di tích khoa học.
? Tôi hy vọng vào mùa hè, chúng tôi sẽ thực hiện tất cả các mô phỏng và chúng tôi sẽ chuyển sang phân tích dữ liệu,? anh nói.
Nguồn gốc: Tin tức Đại học Chicago
