Atvaizdo kreditas: Čikagos universitetas
Universiteto mokslininkai ruošiasi atlikti pažangiausią superkompiuterio, kurį kada nors bandė sprogti, modeliavimą.
Astrofizinių termobranduolinių blyksčių, astronomijos ir astrofizikos centro vyresnysis mokslo darbuotojas Tomaszas Plewa tikisi, kad modeliavimas atskleis beprecedenčiai suplanuotų žvaigždžių, vadinamų supernovomis, mechaniką.
Modeliavimą įgalina JAV energetikos departamentas, specialiai paskyręs nepaprastą 2,7 milijono valandų superkompiuterio laiką „Flash Center“, kuris paprastai per metus sunaudoja mažiau nei 500 000 valandų superkompiuterių.
? Tai neįsivaizduojama ,? sakė Plewa, kuris universiteto ir Argonnės nacionalinės laboratorijos tyrimų komandos vardu pateikė „Flash Center“ pasiūlymą.
„Flash Center“ projektas buvo vienas iš trijų, atrinktų gauti superkompiuterių laiko paskirstymą pagal naują konkurencinę programą, praėjusių metų liepą paskelbtą „Energy Spencer Abraham“ sekretoriaus.
Kiti du laimėti pasiūlymai buvo iš Džordžijos technologijos instituto, kuriam skirta 1,2 mln. Procesoriaus valandų, ir iš DOE Lawrence'o Berkeley nacionalinės laboratorijos, gavusio milijoną procesoriaus valandų.
Superkompiuterio laikas padės „Flash Center“ tiksliau imituoti baltosios nykštukės žvaigždės, kuri sudegino didžiąją dalį ar visą savo branduolinį kurą, sprogimą. Šios supernovos spindi taip ryškiai, kad astronomai naudoja jas atstumui Visatoje išmatuoti. Nepaisant to, daug informacijos apie tai, kas vyksta supernovos metu, lieka nežinoma.
Supernovos imitavimas yra intensyvus skaičiavimo metu, nes apima dideles laiko ir erdvės sritis. Baltosios nykštukinės žvaigždės gravitaciniu būdu kaupia medžiagą iš žvaigždės kompanionės milijonus metų, tačiau užsidega mažiau nei per sekundę. Imitacijose taip pat turi būti atsižvelgiama į fizinius procesus, vykstančius nuo kelių šimtų colių iki visos žvaigždės paviršiaus, kurio dydis yra panašus į Žemę.
Panašios skaičiavimo problemos kelia nerimą DOE branduolinių ginklų atsargų priežiūros ir valdymo programai. Po Visuotinio bandymų uždraudimo sutarties, kurią prezidentas Clintonas pasirašė 1996 m., Šalies branduolinio arsenalo patikimumas turi būti išbandytas kompiuterinėmis simuliacijomis, o ne vietoje.
? Galiausiai kyla klausimas, kaip branduolinis arsenalas sensta laikui bėgant, ir ar jūsų kodas numato, kad senėjimo procesas yra teisingas? Tarė Plewa.
„Flash Center“ mokslininkai patikrina savo supernovų kodo tikslumą, palygindami modeliavimo rezultatus ir su laboratoriniais eksperimentais, ir su teleskopiniais stebėjimais. Spektriniai supernovų stebėjimai, pavyzdžiui, suteikia tam tikrą brūkšninį kodą, kuris parodo, kokie cheminiai elementai susidaro sprogimuose. Šiuo metu šie pastebėjimai prieštarauja modeliavimui.
? Norite suderinti dabartinius modeliavimus su stebėjimais dėl cheminės sudėties ir elementų gamybos ,? Tarė Plewa.
Mokslininkai taip pat nori aiškiau pamatyti įvykių seką, kuri įvyksta prieš pat žvaigždei einant į supernovą. Atrodo, kad supernova prasideda baltos nykštukės žvaigždės šerdyje ir plečiasi paviršiaus link kaip pripūstas balionas.
Remiantis viena teorija, liepsnos frontas iš pradžių plečiasi santykinai lėtai. ikiesoninis greitis - 60 mylių per sekundę. Tuomet, nežinomame taške, liepsnos frontas detonuoja ir įsibėgėja iki viršgarsinio greičio. Itin tankios baltosios nykštukės medžiagoje viršgarsinis greitis viršija 3100 mylių per sekundę.
Kita galimybė: pradinė pogarsinė banga užsidega, kai pasiekia išorinę žvaigždės dalį, ir dėl to žlunga baltoji nykštukė, sumaišomas nesudegęs branduolinis kuras, o po to detonacija.
? Bus labai malonu, jei simuliacijose galėtume stebėti šį perėjimą prie detonacijos? Tarė Plewa.
„Flash Center“ mokslininkai jau dabar siekia atkurti šį momentą savo simuliacijose. Papildomas kompiuterio laikas nuo DOE turėtų juos peržengti.
Centras padidins simuliacijų skiriamąją gebą iki vieno kilometro (šešios dešimtosios mylios) visos žvaigždės modeliavimui. Anksčiau visos žvaigždės modeliavimui centras galėjo pasiekti penkių kilometrų (3,1 mylių) skiriamąją gebą arba 2,5 kilometro (1,5 mylios) skiriamąją gebą modeliavimui, apimančiam tik vieną aštuntąją žvaigždės.
Pastarasis modeliavimas nesugeba užfiksuoti pasipiktinimų, kurie gali įvykti kituose žvaigždės skyriuose, sakė Plewa. Bet jie netrukus gali tapti mokslo relikvijomis.
"Tikiuosi, kad iki vasaros mes atliksime visus modeliavimus ir pereisime prie duomenų analizės" jis pasakė.
Originalus šaltinis: Čikagos universiteto žinių leidinys
