Kredit gambar: University of Chicago
Ilmuwan universitas sedang bersiap untuk menjalankan simulasi superkomputer tercanggih dari bintang yang pernah meledak.
Tomasz Plewa, Senior Research Associate di Center for Astrophysical Thermonuclear Flashes and Astronomy & Astrophysics, mengharapkan simulasi untuk mengungkap mekanisme bintang yang meledak, yang disebut supernova, dalam detail yang belum pernah terjadi sebelumnya.
Simulasi ini dimungkinkan oleh alokasi khusus Departemen Energi AS untuk waktu superkomputer 2,7 juta jam yang luar biasa ke Pusat Flash, yang biasanya menggunakan waktu superkomputer kurang dari 500.000 jam per tahun.
"Ini di luar imajinasi," kata Plewa, yang mengajukan proposal Flash Center atas nama tim peneliti di Universitas dan Laboratorium Nasional Argonne.
Proyek Flash Center adalah satu dari tiga yang dipilih untuk menerima alokasi waktu superkomputer di bawah program kompetitif baru yang diumumkan Juli lalu oleh Sekretaris Energy Spencer Abraham.
Dua proposal pemenang lainnya datang dari Institut Teknologi Georgia, yang menerima 1,2 juta jam prosesor, dan Laboratorium Nasional Lawrence Berkeley DOE, yang menerima satu juta jam prosesor.
Waktu superkomputer akan membantu Flash Center lebih akurat mensimulasikan ledakan bintang katai putih, yang telah membakar sebagian besar atau semua bahan bakar nuklirnya. Supernova ini bersinar sangat terang sehingga para astronom menggunakannya untuk mengukur jarak di alam semesta. Namun demikian, banyak detail tentang apa yang terjadi selama supernova tetap tidak diketahui.
Mensimulasikan supernova adalah komputasi intensif karena melibatkan skala besar ruang dan waktu. Bintang katai putih secara gravitasi mengumpulkan materi dari bintang pengiring selama jutaan tahun, tetapi terbakar dalam waktu kurang dari sedetik. Simulasi juga harus memperhitungkan proses fisik yang terjadi pada skala yang berkisar dari beberapa ratus inci hingga seluruh permukaan bintang, yang ukurannya sebanding dengan Bumi.
Masalah komputasi yang serupa mengganggu Program Pengelolaan dan Stockpile Stewardhip dan senjata nuklir DOE. Setelah Perjanjian Larangan Uji Komprehensif, yang ditandatangani oleh Presiden Clinton pada tahun 1996, keandalan persenjataan nuklir negara itu sekarang harus diuji melalui simulasi komputer daripada di lapangan.
"Pertanyaan pada akhirnya adalah bagaimana penuaan senjata nuklir dengan waktu, dan apakah kode Anda memprediksi proses penuaan itu dengan benar?" Kata Plewa.
Ilmuwan Flash Center memverifikasi keakuratan kode supernova mereka dengan membandingkan hasil simulasi mereka baik dengan percobaan laboratorium maupun pengamatan teleskopik. Pengamatan spektral supernova, misalnya, menyediakan semacam kode batang yang mengungkapkan unsur-unsur kimia mana yang dihasilkan dalam ledakan. Pengamatan tersebut saat ini bertentangan dengan simulasi.
"Anda ingin mendamaikan simulasi saat ini dengan pengamatan mengenai komposisi kimia dan produksi elemen," Kata Plewa.
Para ilmuwan juga ingin melihat dengan lebih jelas urutan peristiwa yang terjadi segera sebelum bintang menjadi supernova. Tampaknya supernova dimulai pada inti bintang katai putih dan mengembang ke permukaan seperti balon yang menggembung.
Menurut satu teori, bagian depan nyala awalnya mengembang dengan relatif lambat? kecepatan subsonik 60 mil per detik. Kemudian, pada titik yang tidak diketahui, bagian depan api meledak dan berakselerasi ke kecepatan supersonik. Dalam materi ultra-padat katai putih, kecepatan supersonik melebihi 3.100 mil per detik.
Kemungkinan lain: gelombang subsonik awal berdesis ketika mencapai bagian luar bintang, menyebabkan keruntuhan white dwarf, pencampuran bahan bakar nuklir yang tidak terbakar dan kemudian peledakan.
"Akan sangat menyenangkan jika dalam simulasi kita bisa mengamati transisi menuju peledakan ini," katanya. Kata Plewa.
Para ilmuwan Flash Center sudah berada di ambang menciptakan kembali momen ini dalam simulasi mereka. Waktu komputer tambahan dari DOE harus mendorong mereka melewati ambang batas.
Pusat akan meningkatkan resolusi simulasi menjadi satu kilometer (enam persepuluh mil) untuk simulasi bintang penuh. Sebelumnya, pusat dapat mencapai resolusi lima kilometer (3,1 mil) untuk simulasi bintang penuh, atau 2,5 kilometer (1,5 mil) untuk simulasi yang hanya mencakup seperdelapan bintang.
Simulasi terakhir gagal menangkap gangguan yang mungkin terjadi di bagian lain bintang, kata Plewa. Tapi mereka mungkin segera menjadi peninggalan ilmiah.
"Saya berharap pada musim panas kita akan melakukan semua simulasi dan kita akan melanjutkan untuk menganalisis data," dia berkata.
Sumber Asli: Rilis Berita University of Chicago
