超级计算机模拟显示中子恒星的猛烈诞生

在基于计算机模拟的中子星形成开始之后，中子星的中子星湍流速度六矩（0.154,0.223,0.240,0.245,0.278秒）。蘑菇状气泡是“沸腾”中核加热的气体的特征，而同时“SASI”不稳定性会导致整个中谷层（红色）的野生晃动和旋转运动和包络超新星冲击（蓝色）。Elena Erastova和Markus Rampp，Rzg制作的图像和电影

Max Planck Institute的科学家们使用了世界上一些最强大的超级计算机来产生精心制作的计算机模拟，显示中子恒星的暴力诞生。

最大普朗克天体物理学研究室的研究人员进行了最昂贵和最精心的计算机模拟，以研究倒塌的星星中心的中子恒星的形成，具有前所未有的准确性。这些全球首次三维模型具有详细治疗所有重要的身体效果，确认当恒星物质朝向中心时，发生极其暴力，非常不对称的晃动和螺旋动作。因此，仿真的结果为当星形爆炸为超新星时，借助于涉及的动态过程的基本看法。

我们在巨大的爆炸中留下了超过八到十倍的星星，在巨大的爆炸中，恒星气体被驱逐成具有巨大力量的周围空间。这种超新星属于宇宙中最精力充沛，最亮的现象，并在几周内突出整个星系。它们是碳，氧，硅和铁等化学元素的宇宙起源，其中地球和我们的身体是由碳和我们的身体制成的，并且在数百万年以上数百万年或新近融合的恒星爆炸中繁殖。

Supernovae也是中子恒星的出生地，那些异乎寻常的紧凑型恒星残余物，其中我们太阳质量的大约3.5倍被慕尼黑直径压缩到球体上。当由于其自身质量强的重力而易于升高时，这种情况发生在一秒的级分。只有在超过糖立方体中的原子核密度3000万吨时，才会停止灾难性的崩溃。

然而，什么导致了恒星的破坏？恒星核心的爆炸如何逆转到爆炸？确切的过程仍然是一个激烈的研究问题。根据最广泛赞成的情景，中微子，神秘的小学粒子，起到至关重要的作用。这些中微子在折叠恒星芯和新生中子星中的极端温度和密度下以巨大的数量产生并辐射。就像加热器的热辐射一样，它们加热围绕热中子星的气体，因此可以“点燃”爆炸。在这种情况下，中微子泵能量进入恒星气体并积压，直到加速冲击波以破坏超新星中的星。但是这个理论想法是否真的有效？是否解释了驱动爆炸的静音机制？

不幸的是（或幸运！）爆炸星中心的过程不能在实验室中复制，许多太阳能肿块的宫廷恒星气体掩盖了我们的观点进入了Supernovae的深层内部。因此，研究强烈依赖于最复杂的和具有挑战性的计算机模拟，其中解决了复杂的数学方程，其描述了恒星气体的运动和在折叠恒星芯中的极端条件下发生的物理过程。对于此任务，使用最强大的现有超级计算机，但仍有可能仅以自由基和粗略简化进行此类计算。例如，如果在一些详细的处理中包括中微子的关键效果，则只能以两个维度执行计算机模拟，这意味着假设模型中的星形在轴上具有人工旋转对称性。

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感谢rechenzentrum garching（RZG）的支持开发特别高效和快速的计算机程序，访问最强大的超级计算机，以及电脑时间奖，近1.5亿个处理器小时，这是迄今为止被“伙伴关系”授予的最大抵制对于欧洲的先进计算（Prace）“欧洲联盟的倡议，Garching的Max Planck Astrophysics（MPA）的研究人员现在可以首次模拟三维折叠恒星和复杂的过程。所有相关物理的描述。

“为此目的，我们在并行模式下使用了近16,000个处理器核心，但仍然是4.5个月的连续计算”，博士学员们举行了大约4.5个月的持续计算“，博士学生们拍摄了模拟。只有两个计算中心在慕尼黑/苏格尼斯（LRZ）附近的Paris和Supermuc附近，欧洲的两个计算中心都能够提供足够强大的机器，即TrèsGroundCenter de Calcul（TGCC）Du Cea附近的居住区Du Cea。

在研究人员可以掌握其模型运行的本质之前，必须分析和可视化许多模拟数据（1千亿个字节）的许多Tberytes。他们看到的是引起兴奋和惊讶。恒星气体不仅表现出剧烈的冒泡和沸腾，其特征上升蘑菇状羽毛在沸水中可以接近地相似之处驱动。（此过程称为对流。）科学家们还发现强大，大型晃动动作，暂时切换到快速，强大的旋转运动。这种行为以前已知并且被称为“站立积累休克不稳定”或SASI。该术语表达了超新月冲击波的初始球形是自然破裂的事实，因为冲击通过最初小，随机种子扰动的振荡生长产生大幅度，脉动不对称性。然而，到目前为止，这仅在简化和不完全模拟模拟中被发现。

“我的同事Thierry Foglizzo在Service D'Strophysique des Cea-Saclay附近的巴黎附近的人已经详细了解了这个不稳定的增长条件”，研究团队负责人Hans-Thomas Janka解释说。“他已经建造了一个实验，其中圆形水流中的液压跳跃在超新星核心的折叠物质中与震动前沿相比，脉动不对称。”这种现象被命名为“Swasi”（“休克不稳定的浅水类似物”），并且可以通过相对简单且廉价的桌子大小的桌子大小的垂死之星的深度内部展示动态过程，当然没有占据中核加热的重要效果。因此，许多天体物理学家一直怀疑，即这种不稳定确实发生在坍塌的星星中。

古老的团队现在可以毫不含糊地展示，即SASI也在到目前为止最具现实的计算机模型中发挥着重要作用。“它不仅可以控制超新星核心中的质量动作，而且它还对中微子和引力波发射产生了特征签名，这将可用于未来的半乳液超新星。此外，它可能导致恒星爆炸的强烈不对称，其中新形成的中子明星将收到大踢和旋转“，描述了团队成员BernhardMüller在超新星核心中这种动态过程的最重要后果。

研究人员现在计划更详细地探索连接到SASI的可衡量效果，并锐化它们对相关信号的预测。此外，他们计划执行越来越多的模拟，以了解不稳定性如何与中子加热一起作用，并提高后者的效率。目标是最终澄清这一阴谋是触发超新星爆炸的长期搜索机制，从而留下中子恒星作为紧凑的残余物。

刊物：

Hanke F.，MüllerB.，Wongwathanarat A.，Marek A.，Janka H.Ovice超新星核心三维中微子 - 流体动力学模拟的SASI活动，Astrophysical Journal 770,66（2013）; DOI：10.1088 / 0004-637X / 770 / 1/66Foglizzo T.，Masset F.，Guilet J.，Durand G，“浅水类似物的浅水模拟的站立的震荡不稳定：实验示范和二维模型，物理评论信件108,051103（2012）; DOI：10.1103 / physrevlett.108.051103

PDF研究副本：

超新型浅水动力学模拟SASI活动浅水模拟的立体震荡不稳定：实验示范和二维模型

图像：Elena Erastova和Markus Rampp，RZG