За първи път: Учени „взривиха“ неутронна звезда в 3D-суперкомпютърна симулация

Вселената крие много загадки за човечеството, сред които неутронните звезди заемат особено място. Те са толкова плътни обекти, че в тях има място дори за нова физика, и макар че не можем да се доближим до тях, наблюденията и компютърните симулации са на разположение на учените. Чрез съпоставяне на симулациите с наблюденията могат да се разкрият тайните на неутронните звезди.

Сблъсъците на неутронни звезди в двойни системи предизвикват термоядрени експлозии, когато част от материята преминава към другата звезда и се задейства термоядрена реакция.

Това са много мощни явления, които астрономите регистрират в гама и рентгеновия диапазон. Силата на избухването и неговата динамика могат да бъдат определени количествено и след това използвани в изчисления за възпроизвеждане на условията за възникването му. Ако изчисленията съвпаднат с наблюдаваното, тогава има възможност за уточняване на многобройните нюанси в поведението на неутронните звезди. Необходимите подробности могат да бъдат получени от симулацията, дори ако никога не получим пряко потвърждение на симулацията чрез наблюдения.

По-рано учени от Националната лаборатория Оук Ридж са изследвали термоядреното запалване на неутронна звезда в 2D-симулация на суперкомпютъра Summit. Обемната симулация на процеса изисква много по-големи машинни ресурси и те бяха предоставени. Новото изследване е довело до първата в света подробна 3D-симулация на термоядреното „запалване“ на неутронна звезда.

„Със симулацията можем да видим как се случват тези събития в големи подробности. Едно от нещата, които искаме да направим, е да разберем свойствата на неутронната звезда, тъй като искаме да разберем как се държи материята при екстремните плътности, които се срещат в неутронната звезда.“

обясняват авторите на статията, публикувана в The Astrophysical Journal

Средно неутронните звезди са с диаметър до 20 километра. В същото време масата им, която е масата на ядрото на бивша звезда, превърнала се в свръхнова може да достигне две слънчеви маси.

Моделирането ни позволява да определим нюансите на физиката на неутронните звезди, за да поставим ограничения върху определени явления и процеси. То може да помогне за създаването на модел на вътрешната физика на тези обекти. Пускането на 3D-модел на термоядрен взрив на неутронна звезда показа малко по-различни резултати, отколкото при 2D-модела. Това ще даде възможност да се направи корекция при изследването на процеса в 2D. Това е важно поради причината, че работата в 2D изисква много по-малко изчислителни ресурси и е по-бърза.

В същото време провеждането на симулацията в 3D разкри нови аспекти на процеса на разпространение на термоядрената реакция върху повърхността на неутронната звезда. Досега учените успяваха да провеждат симулации само в областта на единия полюс на обекта, но се приближават към моделиране на явлението в мащаба на цялата звезда от полюс до полюс.