Разделы

Наука

Компьютер смоделировал рождение первой звезды

Несмотря на значительные успехи, которых достигла космология за последние 40 лет, ученым предстоит узнать еще огромное количество вещей о космическом пространстве вне земной атмосферы. Сейчас большинство из них склоняется к так называемой "теории большого взрыва", согласно которой 15 млрд. лет назад Вселенная, размером не больше теннисного мяча, начала стремительно разрастаться. Но подробности этого процесса до сих пор вызывали споры среди специалистов. Новые космологические модели, построенные с помощью суперкомпьютера, помогли ученым получить самое точное на сегодняшний день представление о том, как появилась первая звезда во вселенной.
Компьютерные имитации, подробно описанные в сегодняшнем выпуске журнала Science, показывают, что первая звезда возникла в результате гравитационного распада облака, состоящего из водорода и гелия, в 100 раз превосходящего размерами Солнце.

Одним из наиболее важных последствий рождения звезд явилось возникновение химических элементов, которые в них формируются. Элементы тяжелее лития, которые астрономы называют металлами, являются результатом ядерного синтеза, процесса, протекающего в центре звездного облака. Таким образом более сложные химические элементы были синтезированы из простых.

Астрофизики полагают, что понадобилось множество поколений звезд, каждое новое из которых "перерабатывало" обломки предыдущих, чтобы во Вселенной появились все разнообразные химические элементы, встречающиеся сегодня в космическом пространстве.

Майкл Норман (Michael Norman), профессор Калифорнийского университета в Сан-Диего (UCSD), заявил, что для моделирования процесса "большого взрыва" были использованы новейшие компьютерные технологии. По его словам, образование первой звезды проходило в более простой среде, чем у последующих: среди газов были представлены лишь водород и гелий, и начальные условия можно строго определить. "Картина, которую мы получили в результате моделирования, дает основания полагать, что первые звезды были очень массивными и формировались по отдельности. Как мы думаем, такие объекты, по одному на протогалактическую массу, и стали первыми звездами, засиявшими во Вселенной".

Результаты, опубликованные исследователями, были получены с помощью 16-процессорного суперкомпьютера SGI Origin 2000, расположенного в Национальном центре суперкомпьютерных приложений (NCSA) в Иллинойсе; текущие расчеты производятся на 1100-процессорном кластере IBM Blue Horizon в Суперкомпьютерном центре Сан-Диего(SDSC), принадлежащем UCSD.

Г-н Норман очень заинтересован проводить дальнейшие вычисления с помощью TeraGrid, одной из крупнейших в мире распределенных научных вычислительных систем. TeraGrid объединит 3300 64-битных процессоров Intel Itanium в кластерную систему, которая разместится в четырех городах Соединенных Штатов: в Университете штата Иллинойс, в Аргоннской Национальной Лаборатории, в Суперкомпьютерном центре Сан-Диего и в Калифорнийском Технологическом институте (Пасадена). Заказ на этот суперкомпьютер был сделан Национальным научным фондом США (NSF), выделившим под его создание $53 млн.

Русский смарт-сити среди Кавказских гор
ИТ в госсекторе

Суммарная вычислительная мощность TeraGrid будет превышать 13,6 трлн. операций в секунду (13,6 терафлоп), а общий объем хранимой информации - 450 Тб. TeraGrid будет готов к 2002 году и станет самым мощным суперкомпьютером, используемым в научных целях. С его помощью профессор Норман и его команда смогут расширить динамический диапазон вычислений как на конечный уровень (включив в моделирование больший участок Вселенной), так и на начальный (исследуя конденсирование дозвездного облака на предмет воспламенения).

Исследования "теории большого взрыва" ведутся параллельно и учеными из университета г. Дюрхэма (северо-восточная Англия), где находится запущенный этим летом самый большой суперкомпьютер в Британской академии, стоимость которого составляет $2 млн., - один из самых мощных в Европе. "Новая машина, выполняющая 10 млрд. операций в секунду, позволит нам воссоздать всю эволюцию Вселенной - от "большого взрыва", положившего ей начало, до сегодняшних дней", - сказал профессор физического факультета Карлос Френк (Carlos Frenk). "Он бросит вызов величайшей загадке науки - пониманию того, как была создана Вселенная".