Es un proceso complejo a través del cual las estrellas masivas pierden su gas a medida que evolucionan. y una comprensión más completa podría estar solo con cálculos de distancia, si tan solo esos cálculos no tomaran varios milenios para ejecutarse en computadoras normales.

Ahora, Los astrofísicos Matteo Cantiello y Yan-Fei Jiang del Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) de la UC Santa Bárbara pueden encontrar una forma de solucionar ese problema.

La pareja ha recibido 120 millones de horas de CPU durante dos años en la supercomputadora Mira, la sexta computadora más rápida del mundo, a través del programa Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment (INCITE). una iniciativa de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. INCITE tiene como objetivo acelerar los descubrimientos científicos y las innovaciones tecnológicas otorgando, sobre una base competitiva, tiempo en supercomputadoras a investigadores con gran escala, proyectos computacionalmente intensivos que abordan "grandes desafíos" en ciencia e ingeniería.

"El acceso a Mira significa que podremos ejecutar cálculos que de otra manera tomarían alrededor de 150, 000 años para funcionar en nuestras computadoras portátiles, "dijo Cantiello, un especialista asociado en KITP.

Cantiello y Jiang usarán su tiempo de supercomputadora para ejecutar simulaciones en 3D de interiores estelares, en particular, las envolturas exteriores de estrellas masivas. Dichos cálculos son una herramienta importante para informar y mejorar las aproximaciones unidimensionales utilizadas en el modelado de la evolución estelar. Los investigadores tienen como objetivo desentrañar la compleja física involucrada en la interacción entre el gas, radiación y campos magnéticos en tales estrellas, cuerpos estelares que más adelante en la vida pueden explotar para formar agujeros negros y estrellas de neutrones.

Los físicos usan el código Athena ++ basado en cuadrículas, que ha sido cuidadosamente extendido y probado por Jiang, para resolver ecuaciones para el flujo de gas en presencia de campos magnéticos (magnetohidrodinámica) y para cómo los fotones se mueven en tales entornos e interactúan con el flujo de gas ( transferencia radiativa). El código divide los enormes cálculos en pequeñas partes que se envían a muchas CPU diferentes y se resuelven en paralelo. Con una asombrosa cantidad de CPU:786, 432 para ser precisos:Mira acelera enormemente el proceso.

Esta investigación aborda un problema cada vez más importante:comprender la estructura de las estrellas masivas y la naturaleza del proceso que las hace perder masa a medida que evolucionan. Esto incluye tanto vientos relativamente constantes como dramáticas erupciones episódicas de pérdida de masa.

Llamada pérdida de masa estelar, este proceso tiene un efecto decisivo en el destino final de estos objetos. El tipo de explosión de supernova que sufren estas estrellas, así como el tipo de remanentes que dejan atrás (estrellas de neutrones, agujeros negros o incluso ningún resto), están íntimamente ligados a su pérdida masiva.

El estudio es particularmente relevante a la luz de la reciente detección de ondas gravitacionales de LIGO (Observatorio de ondas gravitacionales con interferómetro láser). El descubrimiento demostró la existencia de agujeros negros de masa estelar que orbitan tan cerca unos de otros que eventualmente pueden fusionarse y producir las ondas gravitacionales observadas.

"Comprender cómo se formaron estos sistemas binarios de agujeros negros en primer lugar requiere una mejor comprensión de la estructura y la pérdida de masa de sus progenitores estelares, "explicó Jiang, becario postdoctoral en KITP.

Las implicaciones del trabajo que Cantiello y Jiang realizarán en Mira también se extienden a campos más amplios de evolución estelar y formación de galaxias. entre otros.