美国科学家打算利用计算机模拟超新星爆炸过程

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美国科学家打算利用计算机模拟超新星爆炸过程

来源：作者：发布时间：2006-09-29

2007年01月12日 07:59

刘妍

据美国有关媒体1月10日报道，美国芝加哥大学的科学家1月9日宣布，他们最近将利用美国能源部的超级计划计算机模拟超新星的爆炸过程。这次模拟爆炸的超新星是一颗白矮星，实验获得的数据对于了解宇宙的过去和未来具有重要的参考价值。

美国芝加哥大学天体物理学家丹-拉姆布说，这次实验将在芝加哥大学天体物理学高热原子核反应中心的主持下进行。由于模拟白矮星爆炸的数据运算极其复杂，实验室向美国能源部申请使用目前世界上运算速度最快的超级计算机。但即使是这种运算速度最快的计算机，要处理完所有的实验数据仍然需要250万个小时。丹-拉姆布还表示，此次模拟爆炸获得的数据将有助于科学家们解开一系列宇宙难题，如暗物质到底是一种什么物质，它究竟是靠着什么样的魔力在主宰着整个宇宙。这些数据还可以帮助科学家们评估世界各国核武库的可靠性以及耐毁性。

丹-拉姆布说，“我们此次利用计算机进行的模拟爆炸实验非常复杂，但这对于了解宇宙的过去以及未来均具有重要的意义。另外，模拟爆炸获得的数据还可以帮助我们评估核武库的可靠性以及耐毁性。正是出于这一原因，在过去9年时间城，美国能源部的国家核安全监管机构向我们提供了实验所需的资金以及充裕的计算机使用时间。此次实验模拟的是一颗白矮星发爆炸，这些白矮星的体积与地球类似，它们此前已经燃烧了自身绝大部分的核物质。当计算机模拟它们发生爆炸时，科学家们将会发现一种Ia型的超新星。超新星在宇宙中会发出耀眼的光芒，科学家们可以根据这些光线来测定它们在宇宙中的距离，进而对暗物质的本质进行研究。”

chinageog/com

在模拟爆炸过程中，科学家们将首先引爆白矮星的星核部分。引爆后将产生大量高热泡沫状的物体，它们的膨胀速度非常快，最终将冲破整个星体的表面。尽管一年只有8760小时，但美国芝加哥大学天体物理学高热原子核反应中心仍计划在2008年1月份之前使用完全部250万小时的计算机使用时间。如果芝加哥大学的这一试验结果最终得以验证，这一试验不仅将帮助人们解释恒星是如何产生爆炸的，而且还将揭示为什么恒星爆炸都非常接近，却并不完全相同的奥秘，使得天文学家们对“暗物质”有一个更加准确的度量标准。

在整个银河系内，每隔100年左右的时间就会有1到3颗类似的超新星在它们最后的大爆炸中消失。而太阳系的周边地区要发生超新星爆炸的平均时间，则大约在10至100万年之间。科学家们推测认为，当年在与地球距离约30到300光年远的地方，这颗超新星发生了爆炸。虽然具体这颗恒星的质量有多大目前还无法确定，但是可以肯定的是，它的爆炸和地球离得足够远，否则人类就很难发展进化到今天的地步。当这颗超新星爆炸发生后，将引起了宇宙射线的大幅度增加。科学家就由此推断，突然来到地球上的大量宇宙射线，将使地球上的云层加厚并导致全球气温下降。

丹-拉姆布说，“即便如此，对天体物理学家而言，解释超新星对于目前的理论来说仍然是一个巨大的挑战。计算机在模拟超新星爆发方面还存在困难，更别提重现爆发的种种细节了。实际上，你很难引爆一颗恒星，它们能自我调节，数十亿年来一直非常稳定。即便是死亡的或垂死的恒星，都有办法让自己渐渐衰亡，也不至于发生爆炸。这些稳定机制是怎么失效的呢？要弄清这一点，我们需要进行多维数值模拟，这已经触及甚至超过了计算机运算能力的极限。” chinageog.com

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