Supercomputer skal hjælpe dansk stjerneforsker

Computersimulering af hundredevis af stjerner.

Computertiden er blevet bevilliget af EU’s Partnership for Advanced Computing in Europe (PRACE), der råder over en del af ressourcerne på de fem største supercomputere i Europa. De 75 millioner CPU-timer er den femtestørste bevilling, der er givet til en forskningsgruppe i EU nogensinde. En tilsvarende mængde tid på et kommercielt datacenter ville koste over 3,5 mio. kr.

- Bevillingen gør det muligt for mig og mine kollegaer at lave nye banebrydende computermodeller af, hvordan nyfødte stjerner dannes ud af tæt molekylær gas, som findes i rummet, og hvordan skiver af gas og støv, der siden hen bliver til planeter, udvikler sig omkring de nydannede stjerner, siger Troels Haugbølle fra Center for Stjerne- og Planetdannelse.

Nye stjerner

Hidtil har forskerne overordnet set haft to tilgange, når de skulle lave modeller for stjernedannelse. De enorme afstande i rummet har gjort, at man enten på stor skala har fokuseret på at beregne dynamikken i den interstellare gas (det stof, der findes mellem stjernerne), eller man har koncentreret sig om dannelsen af en enkelt isoleret stjerne. Nu vil Troels Haugbølle kombinere de to tilgange vha. nogle avancerede beregningsmetoder.

Når en stjerne dannes fra en stor roterende sky af gas og støv, laver det overskydende materiale en skive omkring den nyfødte stjerne.

- Jeg har udviklet nogle nye beregningsmetoder, der gør det muligt at koble dannelsen af individuelle stjerner med dynamikken i den interstellare gas ved at koncentrere beregningerne omkring hver stjerne. Det er bl.a. til disse beregninger, at jeg skal bruge den bevilligede computertid. På den måde kan vi følge, hvordan tusindvis af stjerner fødes fra små pupper at tæt gas, siger Troels Haugbølle.

Med den nye metode kan samspillet mellem den omgivende gas og de nyfødte stjerner modelleres i detalje og derefter direkte sammenlignes med astronomiske observationer.

Astronomer fra både Center for Stjerne- og Planetdannelse og Niels Bohr Institutet er involveret, og sammen skal de opbygge en database med ”virtuelle observationer” af stjerner baseret på computermodellerne. Databasen vil blive brugt til at fortolke observationer af nydannede stjerner i Mælkevejen, og modellerne vil hjælpe forskerne til bedre at forstå de fysiske mekanismer bag stjernedannelse. Fra gas og støv til planeter Når en stjerne dannes fra en stor roterende sky af gas og støv, laver det overskydende materiale en skive omkring den nyfødte stjerne. Disse skiver er præstadiet til nye planeter. Forståelsen af skiverne omkring stjernerne har været et grundlæggende problem i astrofysikken i mere end fire årtier. I samarbejde med den teoretiske astrofysikgruppe ved Niels Bohr International Academy vil Troels Haugbølle bruge halvdelen af den tildelte computertid til at få en mere fundamental forståelse af de processer i skiverne, der tillader gas og støv at smelte sammen og danne planeter.

- I løbet af de sidste par år har jeg og mine kollegaer udviklet en beregningsmæssig dyr, men også meget præcis modelleringsmetode kaldet ”particle-in-cell”. Metoden simulerer gassen som et ensemble af milliarder af partikler, der alle vekselvirker, og det giver en detaljeret beskrivelse af den mikrofysiske udvikling af gas og støv i skriverne, der i sidste ende kan blive til planeter, siger Troels Haugbølle