Crédito de la imagen: Universidad de Chicago.
Los científicos de la universidad se están preparando para ejecutar la simulación de supercomputadora más avanzada de una estrella en explosión jamás intentada.
Tomasz Plewa, investigador asociado senior en el Centro de flashes termonucleares astrofísicos y astronomía y astrofísica, espera que la simulación revele la mecánica de las estrellas en explosión, llamadas supernovas, con detalles sin precedentes.
La simulación es posible gracias a la asignación especial del Departamento de Energía de los Estados Unidos de 2.7 millones de horas extraordinarias de tiempo de supercomputación al Flash Center, que generalmente usa menos de 500,000 horas de supercomputadora anualmente.
? Esto está más allá de la imaginación? dijo Plewa, quien presentó la propuesta del Centro Flash en nombre de un equipo de investigación en la Universidad y el Laboratorio Nacional de Argonne.
El proyecto Flash Center fue uno de los tres seleccionados para recibir asignaciones de tiempo de supercomputadora bajo un nuevo programa competitivo anunciado en julio pasado por el Secretario de Energía Spencer Abraham.
Las otras dos propuestas ganadoras vinieron del Instituto de Tecnología de Georgia, que recibió 1,2 millones de horas de procesador, y del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del DOE, que recibió un millón de horas de procesador.
El tiempo de la supercomputadora ayudará al Centro Flash a simular con mayor precisión la explosión de una estrella enana blanca, una que ha quemado la mayor parte o la totalidad de su combustible nuclear. Estas supernovas brillan tanto que los astrónomos las usan para medir la distancia en el universo. Sin embargo, muchos detalles sobre lo que sucede durante una supernova siguen siendo desconocidos.
Simular una supernova es computacionalmente intensivo porque involucra vastas escalas de tiempo y espacio. Las estrellas enanas blancas acumulan gravitacionalmente material de una estrella compañera durante millones de años, pero se encienden en menos de un segundo. Las simulaciones también deben tener en cuenta los procesos físicos que ocurren en una escala que varía desde unas pocas centésimas de pulgada hasta la superficie completa de la estrella, que es comparable en tamaño a la Tierra.
Problemas informáticos similares molestan al Programa de Administración y Manejo de Arsenales de Armas Nucleares del DOE. A raíz del Tratado de Prohibición Completa de Pruebas, que el presidente Clinton firmó en 1996, la confiabilidad del arsenal nuclear de la nación ahora debe ser probada a través de simulaciones por computadora en lugar de en el campo.
? Las preguntas son, en última instancia, ¿cómo está envejeciendo el arsenal nuclear con el tiempo, y su código predice ese proceso de envejecimiento correctamente? Dijo Plewa.
Los científicos de Flash Center verifican la precisión de su código de supernovas comparando los resultados de sus simulaciones tanto con experimentos de laboratorio como con observaciones telescópicas. Las observaciones espectrales de supernovas, por ejemplo, proporcionan una especie de código de barras que revela qué elementos químicos se producen en las explosiones. Esas observaciones actualmente entran en conflicto con las simulaciones.
? Desea conciliar las simulaciones actuales con observaciones sobre la composición química y la producción de elementos? Dijo Plewa.
Los científicos también desean ver más claramente la secuencia de eventos que ocurre inmediatamente antes de que una estrella se convierta en supernova. Parece que una supernova comienza en el núcleo de una estrella enana blanca y se expande hacia la superficie como un globo inflado.
Según una teoría, el frente de la llama se expande inicialmente a una velocidad relativamente lenta. Velocidad subsónica de 60 millas por segundo. Luego, en algún punto desconocido, el frente de la llama detona y acelera a velocidades supersónicas. En el material ultradenso de una enana blanca, las velocidades supersónicas superan las 3.100 millas por segundo.
Otra posibilidad: la onda subsónica inicial se esfuma cuando alcanza la parte exterior de la estrella, lo que lleva a un colapso de la enana blanca, la mezcla de combustible nuclear no quemado y luego la detonación.
? Sería muy bueno si en las simulaciones pudiéramos observar esta transición a la detonación? Dijo Plewa.
Los científicos de Flash Center ya están a punto de recrear este momento en sus simulaciones. El tiempo extra de computadora del DOE debería empujarlos a cruzar el umbral.
El centro aumentará la resolución de sus simulaciones a un kilómetro (seis décimas de milla) para una simulación de estrella completa. Anteriormente, el centro podía alcanzar una resolución de cinco kilómetros (3.1 millas) para una simulación de estrella completa, o 2.5 kilómetros (1.5 millas) para una simulación que abarca solo una octava parte de una estrella.
Las últimas simulaciones no logran capturar las perturbaciones que pueden tener lugar en otras secciones de la estrella, dijo Plewa. Pero pronto pueden convertirse en reliquias científicas.
"Espero que para el verano hagamos todas las simulaciones y pasemos a analizar los datos". él dijo.
Fuente original: Comunicado de prensa de la Universidad de Chicago
