本站此前曾经对超级计算机做个一些报道(链接)。也许有人不太理解,认为这个和航天领域似乎不太相关。其实不然,对于航天领域建模和模拟计算所需要的数据和运算量之大,远远超过我们的想象。而人类通过计算机的模拟,可以还原很多太空的情况。这也是航天界常用的手段和方法。而我们也常常会说到19世纪人类的未来在大海,而现在人类的未来在太空。最科学家利用超级计算机对超新星爆炸进行了模拟。这就是一个非常好的例子,说明超级计算机的作用。而在这个领域,中国已经走到了世界前列。
天体物理学家利用超级计算机首次对极超新星的爆发进行了二维模拟。极超新星是超新星的一种,爆炸时的能量相当于普通超新星爆发的100倍,直到上个十年,科学家才首次观测到极超新星。 对于质量还更大的恒星,如果超过了钱德拉塞卡极限——大约为1.5倍太阳质量,那电子简并压力也无法阻挡其重力塌缩。此时恒星的内核就会崩溃,产生中微子,从而引起恒星爆发,出现超新星爆发现象。 许多天体物理学家推测,极超新星的爆发是由高度磁化的中子星——磁星(magnetar)——所引起的。研究人员利用美国能源部国家能源研究科学计算中心(NERSC)的超级计算机和劳伦斯伯克利国家实验开发的CASTRO编码,对磁星的起源进行了进一步探索。据国外媒体报道,这听起来似乎是科幻电影里才有的情节,天体物理学家利用超级计算机首次对极超新星的爆发进行了二维模拟。极超新星是超新星的一种,爆炸时的能量相当于普通超新星爆发的100倍,直到上个十年,科学家才首次观测到极超新星。
研究人员表示,此次尝试将帮助我们了解导致极超新星出现的物理条件。许多天体物理学家推测,极超新星的爆发是由高度磁化的中子星——磁星(magnetar)——所引起的。研究人员利用美国能源部国家能源研究科学计算中心(NERSC)的超级计算机和劳伦斯伯克利国家实验开发的CASTRO编码,对磁星的起源进行了进一步探索。
“这是第一次有人对极超新星进行二维模拟,此前的研究只给出了这些事件的一维模型,”日本国立天文台的天体物理学家Ken Chen说,“通过对极超新星进行二维模拟,我们可以获得有关流体的不稳定性及其混合情况的详细信息,这些是一维模型中无法得到的。这些细节对精确描述极超新星事件的成因十分关键,并且能帮助解释与极超新星对应的观测结果,比如光曲线和光谱等。”
一颗恒星的质量越大,其拥有的引力就越大。当恒星形成时,氢会融合形成氦,释放出能量,阻止恒星因为自身重力而塌陷。但是,对于特别巨大的恒星,氦还会继续融合形成更重的元素,比如氧和碳。最终,恒星的内核将由镍和铁组成。到了这一阶段,聚变将不再释放能量,此时阻止恒星因自身重力崩溃的便成了电子简并压力。
对于质量还更大的恒星,如果超过了钱德拉塞卡极限——大约为1.5倍太阳质量,那电子简并压力也无法阻挡其重力塌缩。此时恒星的内核就会崩溃,产生中微子,从而引起恒星爆发,出现超新星爆发现象。
研究人员称,超新星爆发过程中,内核的镍和铁原子会发生裂变,留下一大团混乱无序的带电粒子。带有负电荷的电子会与带正电荷的正电子碰撞,产生不带电的中子。当恒星的内核主要由中子构成时,这颗恒星就被称为中子星。其中,拥有极高强度磁场的中子星被称为磁星。
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