解开宇宙：通过超级计算机解码超新星的秘密

普林斯顿大学的研究人员正在使用先进的超级计算机来模拟和更好地了解超新星，三维模型提供了前所未有的精度。

利用超级计算机，科学家们正在提高超新星模拟的准确性，从一维的模拟开始从Nal到detailed三维模型部分。

超新星——巨大的爆炸恒星——是宇宙中最壮观的现象之一。它们也非常复杂。为了了解爆炸的原因，普林斯顿大学的研究人员正在美国能源部阿贡领导计算设施用户设施的超级计算机上模拟这些爆炸。这项研究还让我们深入了解了这些爆炸是如何创造宇宙中的许多元素的。

研究的目的和挑战

这些研究人员的主要目标是解码这些恒星内部展开的过程。这些知识将使他们能够预测哪些恒星会爆炸。这也将帮助他们知道哪些会产生中子星和黑洞。这些过程涉及许多复杂的主题，包括中微子物理和核物理。

这张可视化图显示了超新星爆炸和中子星诞生的最先进的3D模拟结果。这是一个罕见的例子，完整的恒星演化的这样一个对象，包括对流和辐射的物理，已经在三维模拟。这张照片显示了爆炸后由于中微子冷却和去质子化而缩小的深核，它正在成为一颗冷而致密的中子星。来源:ALCF可视化和数据分析团队;亚当·伯罗斯和普林斯顿超新星理论小组，普林斯顿大学

科学家们已经研究这个话题60年了，但计算机无法提供准确的模拟。以前的模型只能模拟一维的爆炸。这些模型的爆炸并没有反映出它们在现实生活中的情况。显然，有些东西不见了。科学家们发现，一维模拟并不包括恒星的内部结构。他们也忽略了这些结构的不稳定性。结构和不稳定性的变化取决于恒星的演化方式、它们的自转以及其中的重元素。

三维的力量模拟部分

为了弥补这一知识差距，科学家们意识到他们需要在空间的三维空间中建立超新星模型。他们还需要包括爆炸是如何随着时间和动量的变化而变化的。即使是对爆炸前半秒的模拟，模拟也非常复杂。从一维到三维，复杂性增加了1万倍!

为了获得这种计算能力，研究人员求助于美国能源部科学办公室。他们在ALCF的超级计算机上获得了运行模型的时间。

通过目前的3D模拟，模型超新星现在的行为方式就像超新星在自然界中的行为一样。该模型比以往任何时候都更接近于描述和预测这些爆炸中会发生什么。科学家们也在努力延长他们的模拟时间。他们的目标是覆盖比赛前4到5秒的画面。

结论

随着科学家们在美国能源部超级计算机的帮助下改进他们的模拟，他们将更好地掌握这些恒星最后时刻发生的事情。