C'est un processus complexe par lequel les étoiles massives perdent leur gaz en évoluant, et une compréhension plus complète pourrait se résumer à des calculs, si seulement ces calculs ne prenaient pas plusieurs millénaires à s'exécuter sur des ordinateurs normaux.

Maintenant, Les astrophysiciens Matteo Cantiello et Yan-Fei Jiang du Kavli Institute for Theoretical Physics (KITP) de l'UC Santa Barbara pourraient trouver un moyen de contourner ce problème.

La paire a obtenu 120 millions d'heures CPU sur deux ans sur le supercalculateur Mira, le sixième ordinateur le plus rapide au monde, grâce au programme INCITE (Innovative and Novel Computational Impact on Theory and Experiment). une initiative de l'Office of Science du Département de l'énergie des États-Unis. INCITE vise à accélérer les découvertes scientifiques et les innovations technologiques en attribuant, sur une base concurrentielle, temps sur des superordinateurs aux chercheurs à grande échelle, des projets à forte intensité de calcul qui abordent les « grands défis » en science et en ingénierie.

"L'accès à Mira signifie que nous serons en mesure d'effectuer des calculs qui, autrement, prendraient environ 150, 000 ans à tourner sur nos ordinateurs portables, " dit Cantiello, spécialiste associé au KITP.

Cantiello et Jiang utiliseront leur temps de superordinateur pour exécuter des simulations 3D d'intérieurs stellaires, en particulier les enveloppes externes des étoiles massives. De tels calculs sont un outil important pour informer et améliorer les approximations unidimensionnelles utilisées dans la modélisation de l'évolution stellaire. Les chercheurs visent à démêler la physique complexe impliquée dans l'interaction entre les gaz, le rayonnement et les champs magnétiques dans de telles étoiles - des corps stellaires qui plus tard dans la vie peuvent exploser pour former des trous noirs et des étoiles à neutrons.

Les physiciens utilisent le code Athena ++ basé sur une grille, qui a été soigneusement étendu et testé par Jiang, pour résoudre les équations du flux de gaz en présence de champs magnétiques (magnétohydrodynamique) et de la façon dont les photons se déplacent dans de tels environnements et interagissent avec le flux de gaz ( transfert radiatif). Le code divise les calculs énormes en petits morceaux qui sont envoyés à de nombreux processeurs différents et sont résolus en parallèle. Avec un nombre impressionnant de processeurs—786, 432 pour être précis—Mira accélère considérablement le processus.

Cette recherche aborde un problème de plus en plus important :comprendre la structure des étoiles massives et la nature du processus qui leur fait perdre de la masse au fur et à mesure de leur évolution. Cela comprend à la fois des vents relativement stables et des éruptions épisodiques dramatiques de perte de masse.

Appelée perte de masse stellaire, ce processus a un effet décisif sur le sort final de ces objets. Le type d'explosion de supernova que subissent ces étoiles, ainsi que le type de restes qu'ils laissent derrière eux (étoiles à neutrons, trous noirs ou même pas de reste du tout), sont intimement liés à leur perte de masse.

L'étude est particulièrement pertinente à la lumière de la détection récente d'ondes gravitationnelles du LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). La découverte a démontré l'existence de trous noirs de masse stellaire en orbite si près les uns des autres qu'ils peuvent éventuellement fusionner et produire les ondes gravitationnelles observées.

« Comprendre comment ces systèmes binaires de trous noirs se sont formés en premier lieu nécessite une meilleure compréhension de la structure et de la perte de masse de leurs progéniteurs stellaires, " a expliqué Jiang, un stagiaire postdoctoral au KITP.

Les implications du travail que Cantiello et Jiang effectueront sur Mira s'étendent également à des domaines plus larges de l'évolution stellaire et de la formation des galaxies, entre autres.