Süper bilgisayarları kullanan bilim insanları, kesinlik Tek boyutlu modellerden ayrıntılı üç boyutlu modellere geçiş yapan süpernova simülasyonları.
Süpernovalar – devasa patlayan yıldızlar – evrendeki en muhteşem olaylardan bazılarıdır. Ayrıca olağanüstü derecede karmaşıktırlar. Onlara neyin sebep olduğunu anlamak için araştırmacılar Princeton Üniversitesi Bu patlamaları Enerji Bakanlığı’nın Argonne Liderlik Bilgi İşlem Tesisi kullanıcı tesisindeki süper bilgisayarlarda simüle ediyorlar. Bu araştırma aynı zamanda bize bu patlamaların evrenimizdeki birçok elementi nasıl yarattığına dair fikir veriyor.
Bu araştırmacıların öncelikli hedefi, bu yıldızların içinde ortaya çıkan süreçlerin şifresini çözmektir. Bu bilgi hangi yıldızların patlayacağını tahmin etmelerini sağlayacak. Ayrıca hangilerinin nötron yıldızları ve kara delikler üreteceğini bilmelerine de yardımcı olacak. Bu süreçler, nötrino fiziği ve nükleer fizik de dahil olmak üzere bir dizi karmaşık konuyu içerir.
Bilim insanları 60 yıldır bu konu üzerinde çalışıyor ancak bilgisayarlar doğru simülasyonlar sağlayamıyordu. Önceki modeller patlamaları yalnızca tek boyutta simüle edebiliyordu. Bu modellerin patlamaları gerçek hayattaki durumu yansıtmıyordu. Bir şeylerin eksik olduğu açıktı. Bilim insanları, tek boyutlu simülasyonların yıldızların iç yapılarını içermediğini keşfetti. Ayrıca bu yapılardaki istikrarsızlıkları da gözden kaçırıyorlardı. Yapılar ve kararsızlıklar, yıldızların nasıl geliştiğine, dönüşlerine ve içlerindeki ağır elementlere bağlı olarak değişir.
Bu bilgi açığını kapatmak için bilim insanları süpernovayı uzayda üç boyutlu olarak modellemeleri gerektiğini fark ettiler. Ayrıca patlamanın zaman içinde nasıl değiştiğini ve momentumunun nasıl değiştiğini de dahil etmeleri gerekiyordu. Patlamadan sadece yarım saniye önce modelleme yapılmasına rağmen simülasyon hâlâ son derece karmaşıktı. Tek boyuttan üç boyuta geçiş, karmaşıklığı 10.000 kat artırdı!
Bu tür bir bilgi işlem gücüne erişmek için araştırmacılar DOE Bilim Ofisine başvurdu. Modellerini çalıştırmak için ALCF’nin süper bilgisayarlarında zaman aldılar.
Mevcut 3 boyutlu simülasyonla, model süpernovalar artık süpernovaların doğada davrandığı gibi davranıyor. Model, bu patlamalarda ne olacağını açıklamaya ve tahmin etmeye her zamankinden daha yakın. Bilim insanları aynı zamanda simülasyonlarının süresini uzatmak için de çalışıyor. Olaydan önceki dört ila beş saniyeyi kapsamayı hedefliyorlar.
Bilim insanları, DOE’nin süper bilgisayarlarının yardımıyla simülasyonlarını geliştirdikçe, bu yıldızların son anlarında neler olduğunu daha iyi kavrayacaklar.