Fisikawan menciptakan model baru untuk berburu bintang neutron yang bertabrakan
Physics

Fisikawan menciptakan model baru untuk berburu bintang neutron yang bertabrakan

Model komputer dapat mempercepat pencarian tabrakan untuk diamati dalam jam-jam pertama yang cepat ketika para ilmuwan dapat belajar paling banyak tentang fisika mereka.

Fisikawan Universitas Alberta telah menciptakan cara baru yang lebih sederhana untuk memodelkan tumbukan antara bintang-bintang neutron. Model ini akan memungkinkan para ilmuwan untuk memprediksi kecerahan penggabungan bintang neutron awal lebih andal daripada sebelumnya – memungkinkan teleskop untuk mendapatkan lebih banyak informasi dari peristiwa ini.

“Mempelajari cahaya dan gelombang elektromagnetik yang dipancarkan dari tabrakan ini memungkinkan kita untuk mempelajari lebih lanjut tentang mereka, termasuk bagaimana elemen berat terbentuk dan lubang hitam lahir,” kata Rodrigo Fernández, rekan penulis studi dan asisten profesor di Departemen Fisika. “Model tiga dimensi dari penggabungan ini berada pada batas sumber daya komputasi, jadi kami mulai merancang model yang disederhanakan yang memungkinkan penghitungan lebih cepat.”

Konsepsi seniman tentang penggabungan dua bintang neutron. Para peneliti U of A telah mengembangkan cara yang lebih cepat dan sederhana untuk memodelkan tabrakan bintang untuk membantu para ilmuwan memprediksi ke mana harus mengarahkan teleskop untuk mengamatinya. Ilustrasi oleh Robin Dienel, milik Carnegie Institution for Science

Hanya beberapa penggabungan bintang neutron yang telah terdeteksi dalam gelombang gravitasi sejak penemuan awal mereka pada tahun 2015, dan hanya satu yang memiliki cahaya yang terdeteksi bersama dengan gelombang gravitasi. Ini membuatnya penting bagi para ilmuwan untuk dapat memprediksi penggabungan potensial mana yang merupakan taruhan terbaik untuk memfokuskan teleskop — dan semakin cepat, semakin baik.

“Beberapa jam pertama setelah penggabungan diprediksi memancarkan sebagian besar sinar ultraviolet, dan sinyal itu membawa informasi penting tentang fisika peristiwa itu,” kata Fernández. “Tetapi memprediksi kekuatan cahaya dari potensi tabrakan membutuhkan perhitungan komputasi yang intensif.”

Untuk menyederhanakan perhitungan yang rumit ini, penulis utama dan mahasiswa pascasarjana Coleman Dean bekerja dengan Fernández untuk memodelkan tumbukan pada kisi dua dimensi, membuat perkiraan untuk fisika. Dean kemudian melakukan perhitungan menggunakan superkomputer Kanada yang paling kuat untuk mensimulasikan bagian yang jauh lebih kecil dari tabrakan pada satu waktu dalam sel individu dibandingkan dengan model 3D, menilai ketidakpastian dalam ejeksi massa dari metode perhitungan yang digunakan untuk membuat prediksi ini.

“Hasil utama kami adalah menunjukkan bahwa ejecta tercepat dapat dimodelkan dengan akurasi 10 persen menggunakan ukuran sel grid yang mewakili 20 meter — dibandingkan dengan diameter bintang neutron sekitar 24 kilometer — yang tidak terlalu jauh dari apa yang telah dicapai oleh studi 3D yang ada,” kata Fernández.

Dalam hal kecerahan sinyal ultraviolet awal, Fernández mengatakan bahwa presisi cukup untuk mengetahui dari seberapa jauh para ilmuwan dapat melihat kecerahan selama berjam-jam ini, memberikan teleskop di Bumi sebagai target.

“Jika kita dapat menangkap cahaya dari beberapa jam pertama setelah penggabungan bintang neutron berikutnya, kita akan belajar banyak tentang fisika dari peristiwa ini,” kata Fernández. “Model baru ini menunjukkan janji yang menarik dalam membantu mempercepat prediksi kami dan memberi kami peluang terbaik untuk menangkap tabrakan bintang neutron berikutnya tepat waktu.”

Sumber: Universitas Alberta



Posted By : hk prize