Crédito da imagem: Universidade de Chicago
Os cientistas da universidade estão se preparando para executar a simulação de supercomputador mais avançada de uma estrela que já explodiu.
Tomasz Plewa, pesquisador associado sênior do Center for Astrophysical Thermonuclear Flashes and Astronomy & Astrophysics, espera que a simulação revele a mecânica das estrelas explosivas, chamadas supernovas, em detalhes sem precedentes.
A simulação é possibilitada pela alocação especial do Departamento de Energia dos EUA de extraordinários 2,7 milhões de horas de tempo de supercomputação para o Flash Center, que normalmente usa menos de 500.000 horas de tempo de supercomputador anualmente.
? Isso está além da imaginação? disse Plewa, que enviou a proposta do Flash Center em nome de uma equipe de pesquisa da Universidade e do Laboratório Nacional de Argonne.
O projeto Flash Center foi um dos três selecionados para receber alocações de tempo de supercomputadores sob um novo programa competitivo anunciado em julho passado pelo Secretário de Energia Spencer Abraham.
As outras duas propostas vencedoras vieram do Instituto de Tecnologia da Geórgia, que recebeu 1,2 milhão de horas de processador, e do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley do DOE, que recebeu um milhão de horas de processador.
O tempo do supercomputador ajudará o Flash Center a simular com mais precisão a explosão de uma estrela anã branca, que queimou a maior parte ou todo o seu combustível nuclear. Essas supernovas brilham tão intensamente que os astrônomos as usam para medir a distância no universo. No entanto, muitos detalhes sobre o que acontece durante uma supernova permanecem desconhecidos.
A simulação de uma supernova é computacionalmente intensiva porque envolve vastas escalas de tempo e espaço. As estrelas anãs brancas acumulam gravitacionalmente material de uma estrela companheira por milhões de anos, mas acendem em menos de um segundo. As simulações também devem levar em conta os processos físicos que ocorrem em uma escala que varia de algumas centenas de polegadas a toda a superfície da estrela, que é comparável em tamanho à Terra.
Problemas computacionais semelhantes afetam o programa de administração e gerenciamento de estoques de armas nucleares do DOE. Após o Tratado de Proibição Completa de Testes, assinado pelo presidente Clinton em 1996, a confiabilidade do arsenal nuclear do país agora deve ser testada por simulações em computador, e não em campo.
? Em última análise, as perguntas são como o arsenal nuclear está envelhecendo com o tempo e seu código está prevendo esse processo corretamente? Plewa disse.
Os cientistas do Flash Center verificam a precisão de seu código de supernovas comparando os resultados de suas simulações tanto em experimentos de laboratório quanto em observações telescópicas. Observações espectrais de supernovas, por exemplo, fornecem um tipo de código de barras que revela quais elementos químicos são produzidos nas explosões. Atualmente, essas observações conflitam com simulações.
? Você deseja conciliar simulações atuais com observações sobre a composição química e a produção de elementos? Plewa disse.
Os cientistas também desejam ver com mais clareza a sequência de eventos que ocorre imediatamente antes de uma estrela se tornar supernova. Parece que uma supernova começa no centro de uma estrela anã branca e se expande em direção à superfície como um balão inflável.
De acordo com uma teoria, a frente da chama inicialmente se expande a um nível relativamente? Lento? velocidade subsônica de 60 milhas por segundo. Então, em algum ponto desconhecido, a frente da chama detona e acelera a velocidades supersônicas. No material ultra denso de uma anã branca, as velocidades supersônicas excedem 3.100 milhas por segundo.
Outra possibilidade: a onda subsônica inicial fracassa quando atinge a parte externa da estrela, levando ao colapso da anã branca, à mistura de combustível nuclear não queimado e à detonação.
? Seria muito bom se nas simulações pudéssemos observar essa transição para a detonação? Plewa disse.
Os cientistas do Flash Center já estão prestes a recriar esse momento em suas simulações. O tempo extra do computador no DOE deve empurrá-los para além do limite.
O centro aumentará a resolução de suas simulações para um quilômetro (seis décimos de milha) para uma simulação de estrela inteira. Anteriormente, o centro podia atingir uma resolução de cinco quilômetros (3,1 milhas) para uma simulação de estrela inteira ou 2,5 quilômetros (1,5 milhas) para uma simulação que abrange apenas um oitavo de uma estrela.
As últimas simulações falham em capturar perturbações que podem ocorrer em outras seções da estrela, disse Plewa. Mas eles podem se tornar relíquias científicas em breve.
"Espero que, no verão, tenhamos todas as simulações realizadas e passemos a analisar os dados", ele disse.
Fonte original: Comunicado de imprensa da Universidade de Chicago
