Het is een ingewikkeld proces waardoor massieve sterren hun gas verliezen terwijl ze evolueren, en een vollediger begrip zou slechts berekeningen verwijderd kunnen zijn - als die berekeningen maar niet enkele millennia in beslag zouden nemen om op normale computers te draaien.

Nutsvoorzieningen, astrofysici Matteo Cantiello en Yan-Fei Jiang van UC Santa Barbara's Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) kunnen een manier vinden om dat probleem te omzeilen.

Het paar heeft in twee jaar tijd 120 miljoen CPU-uren gekregen op de supercomputer Mira - de zesde snelste computer ter wereld - via het programma Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment (INCITE), een initiatief van het Amerikaanse Department of Energy Office of Science. INCITE heeft tot doel wetenschappelijke ontdekkingen en technologische innovaties te versnellen door het toekennen, op een concurrerende basis, tijd op supercomputers voor onderzoekers met grootschalige, rekenintensieve projecten die "grote uitdagingen" in wetenschap en techniek aanpakken.

"Toegang tot Mira betekent dat we berekeningen kunnen uitvoeren die anders ongeveer 150 zouden kosten, 000 jaar draaien op onze laptops, " zei Cantiello, een associate specialist bij KITP.

Cantiello en Jiang zullen hun supercomputertijd gebruiken om 3D-simulaties van stellaire interieurs uit te voeren, in het bijzonder de buitenste omhulsels van massieve sterren. Dergelijke berekeningen zijn een belangrijk hulpmiddel om de eendimensionale benaderingen die worden gebruikt bij het modelleren van stellaire evolutie te informeren en te verbeteren. De onderzoekers willen de complexe fysica ontrafelen die betrokken is bij de interactie tussen gas, straling en magnetische velden in dergelijke sterren - stellaire lichamen die later in het leven kunnen exploderen om zwarte gaten en neutronensterren te vormen.

De natuurkundigen gebruiken rastergebaseerde Athena++-code - die zorgvuldig is uitgebreid en getest door Jiang - om vergelijkingen op te lossen voor de gasstroom in de aanwezigheid van magnetische velden (magnetohydrodynamica) en voor hoe fotonen in dergelijke omgevingen bewegen en interageren met de gasstroom ( stralingsoverdracht). De code verdeelt de enorme berekeningen in kleine stukjes die naar veel verschillende CPU's worden gestuurd en parallel worden opgelost. Met een duizelingwekkend aantal CPU's - 786, 432 om precies te zijn:Mira versnelt het proces enorm.

Dit onderzoek richt zich op een steeds belangrijker probleem:het begrijpen van de structuur van massieve sterren en de aard van het proces waardoor ze massa verliezen terwijl ze evolueren. Dit omvat zowel relatief constante wind als dramatische episodische uitbarstingen van massaverlies.

Genoemd stellair massaverlies, dit proces heeft een beslissende invloed op het uiteindelijke lot van deze objecten. Het type supernova-explosie dat deze sterren ondergaan, evenals het soort overblijfselen dat ze achterlaten (neutronensterren, zwarte gaten of zelfs helemaal geen overblijfsel), zijn nauw verbonden met hun massaverlies.

De studie is vooral relevant in het licht van de recente detectie van zwaartekrachtsgolven van LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). De ontdekking toonde het bestaan ​​aan van stellaire zwarte gaten die zo dicht bij elkaar cirkelen dat ze uiteindelijk kunnen samensmelten en de waargenomen zwaartekrachtsgolven kunnen produceren.

"Begrijpen hoe deze binaire systemen van zwarte gaten in de eerste plaats zijn gevormd, vereist een beter begrip van de structuur en het massaverlies van hun stellaire voorlopers, " legde Jiang uit, een postdoctoraal onderzoeker bij KITP.

De implicaties van het werk dat Cantiello en Jiang aan Mira zullen uitvoeren, strekken zich ook uit tot bredere velden van stellaire evolutie en melkwegvorming, onder andere.