Суперкомпьютер помог ученым воспроизвести термоядерный взрыв
Компьютерное моделирование дало новое представление о буйном поведении нейтронных звезд-каннибалов. Когда нейтронная звезда поглощает материал из близкого бинарного компаньона, нестабильное термоядерное горение накопленного материала может привести к дикому взрыву, который распространит 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 за счет компьютерного моделирования, ученые узнают больше об их тонкостях, а также о сверхплотных нейтронных звездах, которые их производят, пишет ScienceAlert.
«Мы можем увидеть, как эти события происходят более детально с помощью моделирования, — говорит астрофизик Майкл Зингейл из Государственного университета Нью-Йорка в Стоуни-Брук. — Одна из важных для нас вещей — понять свойства нейтронной звезды, потому что мы хотим узнать, 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, лишилась топлива и взорвалась. В то время как внешний материал улетает в космос, ядро звезды коллапсирует под действием силы тяжести, образуя сверхплотный шар диаметром около 20 километров. В эту крошечную сферу упаковывается столько же массы, скольким обладает 2,3 Солнца или около того.
«Мы не можем подойти к нейтронной звезде и рассмотреть ее поближе по ряду причин (расстояние, опасность и тому подобное), но мы можем собрать всю возможную информацию о рентгеновском излучении нейтронной звезды и всплесков и попытаться построить моделирование, результаты которого совпадают с данными наблюдений», — объясняет ученый.
Звучит просто, но физика нейтронных звезд очень сложна — моделирование их поведения требует большой вычислительной мощности. 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 моделирование этих событий с тем, что мы наблюдали, — говорит астрофизик. — Мы стремимся понять, как выглядит основная звезда, и нам жизненно важно изучить, что эти модели могут делать в разных измерениях».
Модель трехмерной нейтронной звезды имела температуру в несколько миллионов раз выше, чем у Солнца. Скорость вращения составила 1000 оборотов в секунду, что довольно близко к теоретическому верхнему пределу скорости вращения нейтронной звезды. По ней можно было судить о ранней эволюции термоядерного пламени.
Хотя пламя в 2D-моделировании распространялось немного быстрее, чем в 3D-версии, тенденции роста в обеих моделях были очень похожими. Это означает, что 2D-моделирование остается хорошим инструментом для изучения бурных взрывов, но есть еще некоторые вещи, которые оно не может сделать. Например, турбулентность ведет себя по-разному в двух измерениях;, но возможность использовать 2D-симуляцию для тех частей, которые она может обработать, высвободит вычислительную мощность для других целей, например, для повышения точности прожига.
Имея под рукой полученную в результате компьютерного моделирования информацию, астрономы планируют разобраться в том, как нейтронные звезды устраивают свои «ужасные истерики».
Ранее ученые открыли новый внесолнечный мир. Молодая и горячая экзопланета по размерам напоминает Сатурн. Она находится на расстоянии около 371 светового года от нас.
