2020-04-27 23:43:01
全球首个超发光超新星的3-D模拟

全球首个超发光超新星的3-D模拟.jpg

在20世纪的大部分时间里,天文学家一直在搜寻超新星的天空-大质量恒星的爆炸性死亡-及其残余物,以寻找有关祖细胞,导致其爆炸的机制以及过程中产生的重元素的线索。实际上,这些事件创造了大多数宇宙元素,这些元素继续形成新的恒星,星系和生命。

由于实际上没有人能近距离看到超新星,因此研究人员依靠超级计算机模拟为他们提供了激发和驱动该事件的物理学的见解。这是有史以来第一次,由国际天文学家组成的团队模拟了超发光超新星的三维(3-D)物理学,其发光强度是典型超新星的约100倍。他们使用劳伦斯伯克利国家实验室(Berkeley Lab's)的CASTRO代码和国家能源研究科学计算中心(NERSC)的超级计算机实现了这一里程碑。描述他们工作的论文发表在《天体物理学杂志》上。

天文学家已经发现,当一颗超新星的中心处有一个磁星(磁场强度比地球强万亿倍)的恒星快速旋转的尸体时,就会发生这些超光事件。磁星发出的辐射是超新星发光度的放大。但是要了解这种情况是如何发生的,研究人员需要进行多维模拟。

该论文的主要作者,中国科学院天体物理学家陈晨(Ken Chen)说:“要进行磁动力超新星的3D模拟,您需要大量的超级计算能力和正确的代码,以捕获相关的微观物理学。”台湾天文与天体物理研究所(ASIAA)。

他补充说,捕获3-D中这些超发光事件的流体不稳定性所需的数值模拟非常复杂,并且需要大量的计算能力,这就是为什么以前没有人这样做的原因。

我们周围到处都有流体的不稳定性。例如,如果您有一杯水,并在上面放一些染料,水的表面张力将变得不稳定,而较重的染料将沉入底部。由于两种流体相互移动,因此无法在一维中捕获这种不稳定性的物理原理。您需要垂直于高度的第二或第三维,以查看所有不稳定性。在宇宙尺度上,导致湍流和混合的流体不稳定性在诸如星系,恒星和超新星等宇宙物体的形成中起着至关重要的作用。

“您需要以极高的分辨率捕获从非常大到很小的一系列尺度的物理学,以准确地模拟诸如超发光超新星等天体物理物体。这对天体物理学家构成了技术挑战。我们能够通过克服这一难题来解决这一问题。新的数值方案和NERSC的数百万个超级计算小时,” Chen说。

对于这项工作,研究人员模拟了一个大约150亿公里宽的超新星遗迹,内部有一个10公里宽的磁雷达。在该系统中,仿真显示残余材料中的水动力不稳定性在两个尺度上形成。一种不稳定性是在磁石激发的热气泡中,另一种是当年轻的超新星的前向冲击作用于周围的气体时发生的。

Chen说:“这两种流体的不稳定性都比典型的超新星事件引起的混合更多,这对超发光超新星的光曲线和光谱有重大影响。这些都不会在一维模型中捕获。” 。

他们还发现,磁星可以加速从年轻超新星喷出的钙和硅元素的速度,达到每秒12,000公里,这是光谱观察中它们扩大的发射线的原因。而且即使来自弱磁星的能量也可以将位于超新星残骸深处的铁族元素加速到每秒5,000至7,000公里,这解释了为什么在像SN 1987A这样的核坍塌超新星事件中就早发现了铁。这一直是天体物理学中的一个长期谜团。

Chen说:“我们是第一个以3-D精确建模超发光超新星系统的模型,因为我们很幸运能够使用NERSC超级计算机。” “该设施是进行尖端科学的极为方便的地方。”

人类科学
听海牛对话可以帮助恢复这种濒临灭绝的海洋哺乳动物的种群。每个海牛都有自己的声音:它们的呼叫可以追溯到特定的个体,从而提供一种方法来估算在给定时间内特定栖息地中有多少个体。史密森尼热带研究所(STRI)和巴拿马技术大学(UTP)的研究人员提出了一种从水下记录中检测这些呼梯的新方法。
2019-10-01 06:57:01
人类科学
来自美国几个机构的一组研究人员已在《美国国家科学院院刊》上发表了一篇《观点》文章,讨论了越来越多的公众接受科学家对研究结果的问题。他们提出了几种可能的方法,研究人员可以使用这些方法向公众宣传更有效的可信度信号。
2019-09-24 21:23:02
人类科学
根据德克萨斯大学阿灵顿分校的研究人员发表的一项研究,城市蔓延导致美国大都市地区的食物沙漠产生。根据德克萨斯大学阿灵顿分校的研究人员发表的一项研究,城市蔓延导致美国大都市地区的食物沙漠产生。 UTA交通运输公平,决策和美元中心主任Shima Hamidi在“城市研究期刊”上发表了“城市蔓延和美国食品沙漠的出现”。
2019-08-06 06:55:01
人类科学
科学家在设计头盔时经常使用复杂的头骨和大脑计算机模型,以防止或最小化因撞击而对头部造成的伤害。这些模型需要对头骨和大脑的行为有全面的了解,才能准确预测头盔最能保护头部的特征。
2019-11-07 21:05:01
人类科学
随着COVID-19大流行继续在该州各地的医院中蔓延,一些科罗拉多州的制造商希望换档,并开始为需要个人防护设备的医护人员制作医疗服。他们求助于科罗拉多州立大学的高科技纺织实验室,以其在测试可用于礼服的材料方面的专业知识。
2020-04-23 23:47:01
人类科学
根据密歇根州立大学(MSU)的一项研究,原教旨主义的基督徒愿意牺牲自己的意志来节约水和能源,保护环境,保护地球。 由社会科学家和可持续发展科学家组成的团队致力于消除对基督教与环保主义如何融合的理解。他们的工作发表在《环境研究与科学杂志》上。
2019-09-24 06:10:01
人类科学
欧洲航天局周二表示,正在缩减其在冠状病毒爆发期间的行动规模,从而使其八架飞船进入休眠状态。该机构表示,将进一步减少其在德国达姆施塔特(Darmstadt)的任务控制中心的现场工作人员的数量。结果,某些空间探测器上的仪器和数据收集被暂时停止。
2020-03-25 08:41:01
人类科学
根据纽黑文社区导向警务的一项新研究,穿制服的警察进行简单友好的挨家挨户访问,大大改善了人们对警察的态度,增加了他们对执法的信任。该研究发表在“美国国家科学院院刊”上,是第一个用于测试社区导向警务对当地警察意见影响的随机对照实地试验。研究人员发现,单一的,积极的,与执法无关的遭遇增强了警察的合法性,增加了人们与警方合作的意愿。
2019-09-17 06:45:02
人类科学
德克萨斯A&M大学的研究人员在INFORMS期刊Marketing Science上发表了一项新研究,该研究表明,零售商的品牌移动应用程序在提高客户参与度,增加多层次销售方面非常有效,不仅在零售商的网站上,而且在商店中。与此同时,应用程序提高了回报率,尽管销售额的增长超过了回报率。
2019-09-04 06:17:01
人类科学
Ella Shriner不记得有关气候变化的知识。它总是就在那儿-她年轻生活的阴沉背景。但是她越老,这个问题似乎越紧迫。俄勒冈州波特兰市的一名高中生说:“这不仅影响北极熊,而且还影响着人们。在我的一生中,这肯定会影响到每个人。”因此,史琳纳成为维权人士。 2016年,她竞选采取一项措施,成功禁止在她的家乡建设新的化石燃料存储设施和出口码头。她还加入了波特兰青年气候委员会,并致力于保护在工业用地上生长的老树。
2019-09-21 08:20:01