Προσομοίωση σε υπολογιστή ρίχνει φως στη σύγκρουση των αστεριών

Επιστήμονες δημιούργησαν ένα 3D μοντέλο σε υπολογιστή, που απεικονίζει με πρωτοφανή λεπτομέρεια τις συνέπειες μιας σύγκρουσης ανάμεσα σε δύο αστέρια νετρονίων.

Η μελέτη, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, παρέχει μια καλύτερη κατανόηση του τρόπου με τον οποίο ορισμένα από τα θεμελιώδη στοιχεία του σύμπαντος σχηματίζονται από κοσμικές συγκρούσεις.

“Η σύγκρουση δημιουργεί βαρέα μέταλλα, συμπεριλαμβανομένου του χρυσού και του μολύβδου”, δήλωσε ο Rodrigo Fernandez από το Πανεπιστήμιο της Αλμπέρτα στον Καναδά.

Ο Fernandez συνεργάστηκε με μια διεθνή ερευνητική ομάδα που χρησιμοποίησε υπερυπολογιστές στο US National Energy Research Scientific Computing Center και στοιχεία από επιστήμονες που μελέτησαν μία σύγκρουση που εντοπίστηκε τον Αύγουστο του 2017 – η πρώτη σύγκρουση τέτοιου είδους που παρατηρήθηκε ποτέ.

SecNewsTV

23.5K subscribers

Περισσότερα... Subscribe!

«Είδαμε για πρώτη φορά μια έκρηξη ακτίνων γάμμα από δύο αστέρια νετρονίων που συγκρούονται. Αυτό οδηγεί σε ένα νέο τομέα επιστήμης», πρόσθεσε, συμπεριλαμβανομένης της βοήθειας που προσφέρει στους ερευνητές να υπολογίσουν τη μάζα των άστρων νετρονίων και ακόμη και να επιβεβαιώσουν πόσο γρήγορα το σύμπαν επεκτείνεται.

Τα αστέρια νετρονίων είναι τα μικρότερα και πιο πυκνά αστέρια, που συσκευάζουν περισσότερη μάζα από τον ήλιο, σε μια περιοχή που έχει το μέγεθος πόλης.

Όταν δύο από αυτά συγκρούονται, συγχωνεύονται με μία λάμψη φωτός και δημιουργούν συντρίμμια γνωστά ως kilonova, καθώς το υλικό εκρήγνυται προς τα έξω.

Μέχρι τώρα, οι προσομοιώσεις των συγκρούσεων αυτών σε υπολογιστή δεν ήταν αρκετά εξελιγμένες ώστε να κατανοηθεί πού καταλήγει το υλικό αυτό.

Για παράδειγμα, το νέο 3D μοντέλο δείχνει ότι ο δίσκος προσαύξησης – η συλλογή των υπολειμμάτων που έχουν απομείνει σε τροχιά – εκτοξεύει το διπλάσιο της ποσότητας υλικού και σε υψηλότερες ταχύτητες σε σύγκριση με προηγούμενα 2D μοντέλα.

“Ενώ τα αποτελέσματά μας δεν συμβιβάζουν πλήρως όλες τις αποκλίσεις, φέρνουν τους αριθμούς πιο κοντά”, δήλωσε ο Fernandez, προσθέτοντας ότι το μοντέλο του παρέχει μια καλύτερη κατανόηση του πώς δημιουργούνται βαρέα μέταλλα και εκτοξεύονται στο διάστημα.

Μοντελοποιώντας τα αποτελέσματα της σύγκρουσης με τέτοια λεπτομέρεια, ο Fernandez και η ομάδα του ήταν επίσης σε θέση να διαπιστώσουν έναν άλλο τρόπο που απορρίπτεται η ύλη από τη σύγκρουση: σε ένα αστροφυσικό φαινόμενο όπως αυτό, ένα στενό ρεύμα σωματιδίων και ακτινοβολία, εκτινάσσονται σχεδόν στην ταχύτητα του φωτός καθώς τα αστέρια συγκρούονται.

“Το αποτέλεσμα ήταν αναμενόμενο, αλλά αυτή είναι η πρώτη φορά που μπορούμε να το μοντελοποιήσουμε με αρκετή λεπτομέρεια για να το δούμε”, δήλωσε ο Fernandez.

Η μοντελοποίηση του συμβάντος σε 3D δεν ήταν εύκολη υπόθεση, πρόσθεσε. Παρόλο που μια σύγκρουση αστέρων νετρονίων συμβαίνει μόλις σε χιλιοστά του δευτερολέπτου, ο δίσκος προσαύξησης μπορεί να διαρκέσει για δευτερόλεπτα.

Η σύστασή του περιλαμβάνει επίσης σύνθετη φυσική και πολλές φυσικές διεργασίες που συμβαίνουν ταυτόχρονα, καθιστώντας πολύ πιο δύσκολο για τους υπολογιστές να το προσομοιώσουν.

“Γνωρίζουμε τις εξισώσεις που περιγράφουν αυτή τη διαδικασία, αλλά ο μόνος τρόπος με τον οποίο μπορούμε να τις περιγράψουμε σωστά είναι σε 3D. Έτσι, όχι μόνο πρέπει να εκτελέσουμε προσομοίωση για μεγάλο χρονικό διάστημα, αλλά και να το μοντελοποιήσουμε σε τρεις διαστάσεις, κάτι το οποίο είναι υπολογιστικά πολύ ακριβό.”