Mô phỏng 3D đầu tiên của siêu tân tinh

Lần tiên phong, những nhà vật lý thiên văn phong cách thiết kế thành công xuất sắc quy mô vật lý ba chiều của một siêu tân tinh sáng gấp 100 lần thông thường .Để đạt được cột mốc lịch sử vẻ vang này, nhóm nghiên cứu và điều tra đã sử dụng mã CASTRO ( một mã thủy động lực học bức xạ trong vật lý thiên văn ) của Phòng thí nghiệm Lawrence Berkeley ( LBNL ) và siêu máy tính tại Trung tâm Khoa học Nghiên cứu Năng lượng Quốc gia ( NERSC ) của Mỹ. Công trình điều tra và nghiên cứu đã được đăng tải trên tạp chí Astrophysical hôm 20/4 .Trong suốt thế kỷ 20, những nhà thiên văn học đã săn lùng siêu tân tinh – sự kiện thiên văn học ” biến hóa tức thời ” xảy ra vào quy trình tiến độ cuối của quy trình tiến hóa sao ở những ngôi sao 5 cánh khối lượng lớn. Nghiên cứu về tàn tích của chúng hoàn toàn có thể bật mý những manh mối về nguồn gốc, chính sách tiếng nổ và những nguyên tố nặng sinh ra từ quy trình. Thực tế, siêu tân tinh phân phối phần nhiều yếu tố thiết yếu để hình thành nên những ngôi sao 5 cánh, thiên hà và sự sống mới .

Theo nhóm nghiên cứu, sự kiện siêu sáng này xảy ra khi bên trong các siêu tân tinh xuất hiện một sao từ – dạng sao neutron với từ trường mạnh gấp hàng tỷ lần Trái Đất. Bức xạ được phóng ra từ nó khuếch đại độ sáng của siêu tân tinh. Nhưng để hiểu được cơ chế, các nhà nghiên cứu cần một mô phỏng đa chiều.

Mô phỏng 3D của một siêu tân tinh sáng gấp 100 lần thông thường. Ảnh : Ken Chen .
” Để tạo ra mô phỏng 3D của siêu tân tinh yên cầu kỹ thuật siêu máy tính và loại mã biểu lộ được chính sách vật lý học vi mô tương quan “, tác giả chính của nghiên cứu và điều tra, Ken Chen, nhà vật lý thiên văn thuộc Viện Thiên văn học và Vật lý thiên văn ( ASIAA ) của Đài Loan cho biết. ” Việc mô phỏng sự mất cân đối chất lưu ( bằng số học ) ở những sự kiện siêu sáng trong không gian ba chiều rất phức tạp, yên cầu kỹ thuật tin học cao. Vì vậy, chưa có ai triển khai điều đó trước kia “, ông nói .Một ví dụ về sự mất cân đối chất lưu : nếu ta có một cốc nước và nhỏ một chút ít thuốc nhuộm lên trên, sức căng mặt phẳng của nước trở nên mất không thay đổi và thuốc nhuộm nặng hơn sẽ chìm xuống đáy. Vì hai loại chất lỏng hoạt động hỗn loạn, nên tính vật lý của sự không ổn định này rất khó biểu lộ trong mô phỏng một chiều. Phải cần đến chiều thứ hai hoặc thứ ba để quan sát. Ở quy mô thiên hà, sự mất cân đối chất lưu đóng vai trò quan trọng trong việc hình thành những vật thể thiên hà như thiên hà, ngôi sao 5 cánh và siêu tân tinh .

“Cần thể hiện cơ chế vật lý trên một loạt các quy mô, từ rất lớn cho đến rất nhỏ, với độ phân giải cực kỳ cao để mô hình hóa chính xác các đối tượng vật lý học thiên văn như siêu tân tinh siêu sáng. Điều đó đặt ra một thách thức kỹ thuật cho các nhà vật lý học thiên văn. Để giải quyết vấn đề này, chúng tôi đã sử dụng một chương trình số mới kết hợp với siêu máy tính ở NERSC”, Chen cho biết.

Nhóm nghiên cứu và điều tra đã quy mô hóa một tàn dư siêu tân tinh với bề rộng khoảng chừng 15 tỷ km, cùng với một ngôi sao 5 cánh từ ” đậm đặc ” có đường kính 10 km ở bên trong. Mô phỏng này biểu lộ hai sự mất cân đối thủy động lực học trong vật chất tàn dư của siêu tân tinh. Một là sự không ổn định trong khối cầu nhiệt được cấp nguồn năng lượng bởi sao từ. Điều không ổn định thứ hai nằm ở cách siêu tân tinh va chạm với khí xung quanh .” Cả hai sự mất cân đối chất lưu này gây nhiều hỗn loạn hơn sự kiện siêu tân tinh nổi bật, hệ quả là ảnh hưởng tác động nghiêm trọng đến đường cong ánh sáng và quang phổ của siêu tân tinh “, Chen lý giải .

Mô phỏng sự hỗn loạn trong lõi của sao từ. Ảnh: Ken Chen.

Các nhà nghiên cứu cũng phát hiện, sao từ hoàn toàn có thể tần suất những nguyên tố canxi và silic được đẩy ra từ siêu tân tinh tới tốc độ 12.000 km / s. Thậm chí, nguồn năng lượng từ những sao từ yếu vẫn hoàn toàn có thể tần suất những nguyên tố nhóm sắt nằm sâu trong tàn dư siêu tân tinh lên đến 5.000 hoặc 7.000 km / s. Điều này lý giải tại sao tất cả chúng ta sớm quan sát thấy nguyên tố sắt trong những sự kiện phát nổ siêu tân tinh như SN 1987A .

Đoàn Dương (Theo Phys)

Source: https://vh2.com.vn
Category : Tin Học