أنشأ باحثون يدرسون تكوين العناصر وانتشارها للخارج في الأيام الأولى للكون، محاكاة لمدة 300 يوم لمستعر فوق أعظمي (الهايبرنوفا) باستخدام أحد أقوى أجهزة الكمبيوتر العملاقة في العالم.
وركز فريق البحث بقيادة كي-جونغ تشين، من معهد الفلك والفيزياء الفلكية Academia Sinica في تايوان، جهوده على "هايبرنوفا"- أقوى 100 مرة من المستعرات الأعظمية القياسية - والتي تحدث فقط عندما تنفجر نجوم تتراوح ما بين 120 إلى 250 مرة من كتلة شمسنا.
وقال تشين: "كلما زاد حجم المحاكاة، للحفاظ على الدقة العالية، ستصبح العملية الحسابية بأكملها صعبة للغاية وتتطلب قوة حسابية أكبر بكثير، ناهيك عن أن الفيزياء المعنية معقدة أيضا".
وتحدث المستعرات الأعظمية طوال الوقت، ولكن نادرا ما تُرى "الهايبرنوفا" في "العصر الحديث" للكون. ويشك العلماء في أن هذه ربما كانت هي الحواجز التي خلقت العديد من العناصر الأثقل، التي شوهدت في جميع أنحاء الكون، وبالتالي قد تساعد في حل غموض أصول الحياة والكون.
وهناك نوعان رئيسيان من انفجارات المستعر الأعظم: انهيار النواة (عندما ينفد النجم من الوقود) أو عدم استقرار الزوج (عندما تخلق الإلكترونات والبوزيترونات فوضى داخل نجم ضخم).
وركز الباحثون على هذا النوع من عدم الاستقرار الزوجي، لأنه ينتج كميات كبيرة من النيكل -56 (النظير المشع للنيكل)، والذي يؤدي انحلاله إلى إنشاء شفق مستعر أعظم يمكننا ملاحظته لفترة طويلة بعد الإشعاع المشرق الأولي للانفجار.
واستخدم الفريق الكمبيوتر العملاق Cray XC50 في المرصد الفلكي الوطني التابع للمركز الياباني للفيزياء الفلكية الحاسوبية (CfCA)، والذي كان سابقا أحد أسرع الأجهزة في العالم.
واستمرت هذه المحاكاة لمدة 300 يوم، مقارنة بالسجل السابق البالغ 30 يوما، لذا فإن الحجم الهائل للحساب والقوة الحسابية المطلوبة مذهل. ولكن مع بعض التعديلات والمهارات الرياضية البارعة، قام الفريق بسحبها.
ومن الصعب للغاية ترميز حركة الغاز والإشعاع داخل مستعر أعظمي مستمر. وعلى الرغم من هذه الصعوبة، لاحظ الباحثون فقاعة نيكل -56 ساخنة تشكل قذيفة بعد 200 يوم تقريبا من الانفجار الأولي.
وهذا يشير إلى أن ما يقرب من 30% من الطاقة الناتجة عن الانفجار، تنفق في حركة الغاز، تاركة الـ 70% المتبقية متاحة لإشعاع مستعر أعظمي، ما يجعل هذه الضخامة "المنارات الكونية النهائية" مثالية للدراسة بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم.
وسيساعد البحث الأفضل عن هذه المستعرات وعملياتها الأساسية، على توسيع الحدود الخارجية للفهم العلمي وزيادة معرفتنا بتاريخنا الكوني القديم.
وركز فريق البحث بقيادة كي-جونغ تشين، من معهد الفلك والفيزياء الفلكية Academia Sinica في تايوان، جهوده على "هايبرنوفا"- أقوى 100 مرة من المستعرات الأعظمية القياسية - والتي تحدث فقط عندما تنفجر نجوم تتراوح ما بين 120 إلى 250 مرة من كتلة شمسنا.
وقال تشين: "كلما زاد حجم المحاكاة، للحفاظ على الدقة العالية، ستصبح العملية الحسابية بأكملها صعبة للغاية وتتطلب قوة حسابية أكبر بكثير، ناهيك عن أن الفيزياء المعنية معقدة أيضا".
وتحدث المستعرات الأعظمية طوال الوقت، ولكن نادرا ما تُرى "الهايبرنوفا" في "العصر الحديث" للكون. ويشك العلماء في أن هذه ربما كانت هي الحواجز التي خلقت العديد من العناصر الأثقل، التي شوهدت في جميع أنحاء الكون، وبالتالي قد تساعد في حل غموض أصول الحياة والكون.
وهناك نوعان رئيسيان من انفجارات المستعر الأعظم: انهيار النواة (عندما ينفد النجم من الوقود) أو عدم استقرار الزوج (عندما تخلق الإلكترونات والبوزيترونات فوضى داخل نجم ضخم).
وركز الباحثون على هذا النوع من عدم الاستقرار الزوجي، لأنه ينتج كميات كبيرة من النيكل -56 (النظير المشع للنيكل)، والذي يؤدي انحلاله إلى إنشاء شفق مستعر أعظم يمكننا ملاحظته لفترة طويلة بعد الإشعاع المشرق الأولي للانفجار.
واستخدم الفريق الكمبيوتر العملاق Cray XC50 في المرصد الفلكي الوطني التابع للمركز الياباني للفيزياء الفلكية الحاسوبية (CfCA)، والذي كان سابقا أحد أسرع الأجهزة في العالم.
واستمرت هذه المحاكاة لمدة 300 يوم، مقارنة بالسجل السابق البالغ 30 يوما، لذا فإن الحجم الهائل للحساب والقوة الحسابية المطلوبة مذهل. ولكن مع بعض التعديلات والمهارات الرياضية البارعة، قام الفريق بسحبها.
ومن الصعب للغاية ترميز حركة الغاز والإشعاع داخل مستعر أعظمي مستمر. وعلى الرغم من هذه الصعوبة، لاحظ الباحثون فقاعة نيكل -56 ساخنة تشكل قذيفة بعد 200 يوم تقريبا من الانفجار الأولي.
وهذا يشير إلى أن ما يقرب من 30% من الطاقة الناتجة عن الانفجار، تنفق في حركة الغاز، تاركة الـ 70% المتبقية متاحة لإشعاع مستعر أعظمي، ما يجعل هذه الضخامة "المنارات الكونية النهائية" مثالية للدراسة بواسطة تلسكوب جيمس ويب الفضائي القادم.
وسيساعد البحث الأفضل عن هذه المستعرات وعملياتها الأساسية، على توسيع الحدود الخارجية للفهم العلمي وزيادة معرفتنا بتاريخنا الكوني القديم.
