Diposting Jumat, 17 September 2010 jam 9:49 pm oleh Gun HS

Ledakan Supernova dalam Simulasi Tiga Dimensi

Suka dengan artikel ini?

Jelajahi artikel-artikel FaktaIlmiah yang berdasarkan apa yang dibaca dan ditonton teman-teman.
Terbitkan aktivitas Anda sendiri dan dapatkan kendali penuh.
Login

Jumat, 17 September 2010 -


Untuk ledakan yang singkat, supernova dapat memancarkan energi lebih besar dari matahari. Dengan potensi energi  sebesar 25 ratus triliun triliun senjata nuklir, mereka dapat lebih cemerlang dari seluruh galaksi, menghasilkan beberapa ledakan terbesar yang pernah terlihat, dan membantu melacak kosmos di kejauhan.

Sekarang, sebuah tim di Princeton telah menemukan cara membuat simulasi komputer ledakan supernova dalam tiga dimensi, yang dapat menambah wawasan ilmiah baru.

Meskipun ledakan raksasa ini telah diamati selama ribuan tahun, selama 50 tahun terakhir para peneliti telah berjuang meniru aksi destruktif ini sedikit demi sedikit pada komputer. Para peneliti berpendapat bahwa simulasi tersebut, bahkan yang kasar, adalah penting, karena dapat memberikan informasi baru tentang alam semesta dan membantu mengatasi masalah lama dalam astrofisika.

Simulasi 3-D terbaru didasarkan pada gagasan bahwa bintang yang runtuh pada dirinya sendiri tidak seperti bola, tapi secara khas asimetris dan dipengaruhi oleh berbagai ketidakstabilan dalam campuran volatil di sekitarnya intinya.

“Saya rasa ini adalah sebuah lompatan besar dalam pemahaman kita tentang bagaimana benda ini dapat meledak,” kata Adam Burrows, seorang profesor ilmu astrofisika di Princeton, yang memimpin penelitian. “Pada prinsipnya, jika Anda bisa masuk ke dalam supernova menuju pusatnya, inilah yang mungkin akan Anda lihat.”

Simulasi ledakan supernova dalam bentuk 3-D dengan menggunakan superkomputer :

Menulis dalam Astrophysical Journal edisi 1 September, Burrows – bersama dengan penulis pertama Jason Nordhaus, seorang peneliti postdoctoral di Princeton, dan Ann Almgren serta John Bell dari Lawrence Berkeley National Laboratory di California – melaporkan bahwa tim Princeton telah mengembangkan simulasi yang dimulai untuk mencocokkan ledakan besar seperti yang pernah disaksikan para astronom saat bintang raksasa mati.

Di masa sebelumnya, simulasi ledakan diwakili dalam satu dan dua dimensi yang sering terhenti, yang menyebabkan para ilmuwan menyimpulkan bahwa pemahaman mereka tentang fisika tidak benar atau tidak lengkap. Tim ini menggunakan prinsip-prinsip fisika yang sama, tetapi dengan menggunakan superkomputer yang berkali-kali lipat lebih powerful, menggunakan representasi dalam tiga dimensi yang memungkinkan berbagai ketidakstabilan multidimensi diekspresikan.

“Ini mungkin bukti yang menjadi kasus bahwa hambatan mendasar kemajuan dalam teori supernova selama beberapa dekade terakhir bukan karena kurangnya detail fisik, tapi kurangnya akses ke kode dan komputer yang dapat digunakan untuk mensimulasikan secara tepat fenomena keruntuhan ke dalam 3-D,” tulis tim. “Ini bisa menjelaskan gerak lambat yang melelahkan sejak 1960-an menuju pendemonstrasian mekanisme ledakan kuat.”

Kelahiran Supernova

Simulasi ledakan supernova dalam bentuk 3-D dengan menggunakan superkomputer

Supernova merupakan sumber utama unsur-unsur berat dalam alam semesta. Kecemerlangannya secara konsisten begitu intens di mana supernova telah digunakan sebagai “lilin standar” atau pengukur, bertindak sebagai tolok ukur yang menunjukkan jarak astronomi.

Sebagian besar hasil dari kematian bintang-bintang tunggal jauh lebih besar daripada matahari.

Seiring usia bintang, ia memasok bahan bakar hidrogen dan helium pada intinya. Dengan masih cukupnya massa dan tekanan pada karbon fusi dan menghasilkan unsur-unsur berat lainnya, secara bertahap menjadi berlapis-lapis seperti bawang dengan tingkatan terpadat di pusatnya. Setelah intinya melebihi massa tertentu, ia mulai meledak. Dalam tekanan, inti memanas dan bahkan tumbuh lebih padat.

“Bayangkan mengambil sesuatu yang besar seperti matahari, kemudian memadatkannya ke ukuran Bumi,” kata Burrows. “Lalu, bayangkan ia ambruk ke ukuran Princeton.”

Apa yang terjadi berikutnya bahkan lebih misterius.

Pada titik tertentu, ledakan akan membalik arah. Astrofisikawan menyebutnya “bounce” (pantulan). Bahan inti menegang, bertindak seperti apa yang Burrows sebut sebagai “piston bola”, memancarkan gelombang kejut energi. Neutrino, yaitu partikel lembam, juga dipancarkan. Gelombang kejut dan neutrino ini tidak terlihat.

Kemudian, yang sangat tampak, adanya ledakan besar, dan lapisan luar bintang terlempar ke ruang angkasa. Tahap yang sangat jelas adalah apa yang pengamat lihat sebagai supernova. Apa yang tertinggal adalah obyek ultra-padat yang disebut bintang neutron. Terkadang, ketika sebuah bintang ultra-masif mati, sebuah lubang hitam terbentuk sebagai gantinya.

Para ilmuwan dapat merasakan langkah yang mengarah pada ledakan, tetapi tidak ada kesepakatan proses mendasar tentang apa yang terjadi selama tahap “bounce” ketika ledakan di inti berbalik arah. Bagian yang tersulit adalah adalah bahwa tidak ada yang dapat melihat apa yang terjadi di bagian dalam bintang. Selama fase ini, bintang terlihat tidak terusik. Kemudian, tiba-tiba, gelombang ledakan meletus di permukaannya. Para ilmuwan tidak tahu apa yang terjadi untuk membuat daerah pusat bintang seketika tidak stabil. Emisi neutrino diyakini terkait akan hal itu, tapi tidak ada yang tahu bagaimana atau mengapa.

“Kami tidak tahu apa mekanisme ledakannya,” kata Burrows. “Sebagaimana ahli teori yang ingin sampai ke akar penyebab, ini adalah masalah alami untuk dieksplorasi.”

Beberapa Pendekatan Ilmiah untuk Memecahkan Masalah

Visualisasi ilmiah yang digunakan oleh tim peneliti merupakan upaya interdisipliner yang menggabungkan astrofisika, matematika terapan dan ilmu komputer. Usaha ini menghasilkan presentasi melalui gambar fenomena tiga-dimensi yang dihasilkan komputer. Secara umum, peneliti menggunakan teknik visualisasi dengan tujuan pembuatan rendering realistik informasi kuantitatif termasuk permukaan, volume dan sumber cahayanya. Waktu seringkali merupakan komponen penting, juga memberikan kontribusi untuk membuat gambar dinamik.

Untuk melakukan pekerjaannya, Burrows dan rekan-rekannya memulai dengan nilai-nilai matematika yang mewakili perilaku energik bintang dengan menggunakan representasi matematis dari cairan dalam gerakan – persamaan diferensial parsial yang sama telah diselesaikan oleh ahli geofisika untuk pemodelan iklim dan prakiraan cuaca. Untuk memecahkan persamaan yang kompleks dan mensimulasikan apa yang terjadi di dalam bintang sekarat, tim menggunakan sebuah kode komputer mutakhir yang disebut CASTRO, diambil ke dalam faktor-faktor hitungan yang berubah dari waktu ke waktu, termasuk densitas fluida, suhu, tekanan, percepatan dan kecepatan gravitasi.

Perhitungan membutuhkan waktu berbulan-bulan untuk proses pada superkomputer di Princeton dan Lawrence Berkeley Laboratory.

Simulasi bukan sampai akhir ke dalam mereka sendiri, Burrows mencatat. Bagian dari proses belajar adalah melihat simulasi dan menghubungkan mereka untuk pengamatan nyata. Dalam hal ini, simulasi terbaru yang secara luar biasa mirip dengan ledakan perilaku bintang sekarat dalam kematian mereka disaksikan oleh para ilmuwan. Selain itu, para ilmuwan sering belajar dari simulasi dan melihat perilaku yang mereka tidak diharapkan.

“Visualisasi sangat penting,” kata Burrows. “Jika tidak, semua yang Anda miliki hanyalah bilangan yang campur aduk. Visualisasi melalui stills dan film memunculkan keseluruhan fenomena dan membawa pulang  apa yang telah terjadi. Hal ini juga memungkinkan seseorang untuk mendiagnosa dinamika, sehingga suatu kejadian tidak hanya divisualisasikan, tetapi juga dipahami.”

Sumber: esciencenews.com

Gun HS
There's only one thing I figured about myself: Complex
Bergabung dengan 1000 orang lebih dengan kami melalui sosial media

Berlangganan artikel dan berita terbaru dari kami via email


Aktifitas

© 2010 FaktaIlmiah.com. Hak cipta asli oleh faktailmiah
Anda boleh mendistribusikannya dengan mencantumkan referensi dari situs kami.