Категории: Новости

Ученые зажгли термоядерный взрыв внутри суперкомпьютера

Компьютерное моделирование дает нам новое представление о буйном поведении нейтронных звезд-каннибалов.

Когда нейтронная звезда поглощает материал из близкого двойного компаньона, нестабильное термоядерное горение этого накопленного материала может привести к дикий взрыв, который посылает рентгеновское излучение по всей Вселенной.

Как именно эти мощные извержения развиваются и распространяются по поверхности нейтронной звезды, остается загадкой. Но, пытаясь воспроизвести наблюдаемые рентгеновские вспышки с помощью моделирования, ученые узнают больше об их тонкостях, а также о сверхплотных нейтронных звездах, которые их производят.

«Мы можем видеть эти события. с помощью моделирования происходят более мелкие детали», — говорит вычислительный астрофизик Майкл Зингейл из Университета штата Нью-Йорк в Стоуни-Брук.

«Одна из вещей, которые мы хотим сделать, — это понять свойства нейтронной звезды, потому что мы хотим понять, как ведет себя материя при экстремальных плотностях, которые можно обнаружить в нейтронной звезде».

Нейтронные звезды — одни из самых плотных объектов во Вселенной. Это то, что осталось после того, как массивная звезда прожила свою жизнь, у нее закончилось топливо и она взорвалась сверхновой.

Однако в то время как внешний материал улетает в космос, ядро ​​звезды коллапсирует. под действием силы тяжести, образуя сверхплотный шар диаметром около 20 километров (12 миль), упаковывая в эту крошечную сферу столько же массы, сколько и до 2,3 Солнц или около того.

Материя, которая сжимается так плотно, как ожидается, будет немного странно, мягко говоря. Но ученые могут изучить их термоядерные вспышки, чтобы установить ограничения на их размер, что, в свою очередь, может помочь смоделировать их внутреннюю часть.

Мы не можем удобно подойти к нейтронной звезде, чтобы рассмотреть ее поближе, потому что по ряду причин (расстояние, опасность и тому подобное), но мы можем собрать всю возможную информацию о рентгеновских вспышках нейтронных звезд и попытаться создать симуляцию, результаты которой совпадают с данными наблюдений.

Вид сверху вниз (слева) и изометрическая (справа) перспектива моделирования на 10, 20 и 40 миллисекундах (сверху вниз). (Майкл Зингейл, факультет физики и астрономии SUNY в Стоуни-Брук)

Это звучит просто, но физика нейтронных звезд действительно сложна; для моделирования их поведения требуется большая вычислительная мощность.

В предыдущей работе исследователи использовали суперкомпьютер Summit в Национальной лаборатории Ок-Ридж для моделирования термоядерного пламени в двух измерениях. Теперь они опирались на эту работу и масштабировали свои симуляции до третьего измерения.

«Главная цель всегда состоит в том, чтобы связать симуляции этих событий с тем, что мы наблюдали», — объясняет Зингейл. «Мы стремимся понять, как выглядит лежащая в основе звезда, и изучение того, что эти модели могут делать в разных измерениях, жизненно важно».

Температура трехмерной нейтронной звезды была в несколько миллионов раз выше, чем у Солнца. и скорость вращения 1000 оборотов в секунду, что довольно близко к теоретическому верхнему пределу скорости вращения нейтронной звезды. Затем они смоделировали раннюю эволюцию термоядерного пламени.

Хотя пламя в 2D-моделировании распространялось немного быстрее, чем в 3D-версии, тенденции роста в обеих моделях были очень похожими. Это соглашение означает, что 2D-моделирование остается хорошим инструментом для изучения этих бурных взрывов, но есть некоторые вещи, которые оно не может сделать.

Например, турбулентность ведет себя по-разному в двух и трех измерениях; но возможность использовать 2D-симуляцию для тех частей, которые она может выполнить, высвободит вычислительную мощность для других целей, например, для повышения точности прожига.

Имея под рукой эту информацию, моделирование можно приступить к работе. работа над тем, чтобы дать реальное представление о том, как нейтронные звезды устраивают свои ужасные истерики.

«Мы близки к моделированию пламени, распространяющегося по всей звезде от полюса до полюса», — говорит Зингейл. «Это потрясающе».

Результат исследования был опубликован в Астрофизическом журнале.

Виктория Ветрова

Космос полон тайн...

Недавние Посты

Новое открытие Quark раскрывает критический подсказку о рождении вселенной

Пара верхних кварков была обнаружена в детрите, распыляющемся из-за столкновения двух атомов свинца. Обнаружение укрепляет…

05.04.2025

Первая партия амазонки спутников Kuiper, которая будет запущена на следующей неделе

Amazon готовится запустить свою первую полную партию спутников Project Kuiper на следующей неделе, отмечая решающую…

05.04.2025

Квантовый компьютер генерирует действительно случайное число в научном первом

Квантовая машина использовала запутанные кубиты для создания числа, сертифицированного как по-настоящему случайное впервые, демонстрируя удобную…

04.04.2025

Материя против антиметра: открытие LHC может объяснить, как вселенная избежала облитерации

материя и антивещество должны были полностью уничтожить друг друга назад, оставив вселенную очень пустое место.…

04.04.2025

Чрезвычайно странный рок, найденный на Марсе, выглядит как ничто другое вокруг него

Еще раз, Марс подарил нам пример чего -то, что, кажется, в изобилии: чрезвычайно необычные и…

04.04.2025

Загадочная история черной дыры была расширена учеными

Одним из распространенных заблуждений о черных дырах является то, что они поглощают не только значение,…

04.04.2025