普林斯頓大學的研究人員正在利用先進的超級電腦模擬和更好地理解超新星，三維模型提供了前所未有的精確度。超新星- 大規模爆炸的恆星是宇宙中最壯觀的現象之一。它們也非常複雜。為了了解它們的成因，普林斯頓大學的研究人員正在能源部阿貢領導計算設施使用者設施的超級電腦上模擬這些爆炸。

這項研究也能讓我們深入了解這些爆炸是如何創造出我們宇宙中的許多元素的。

這些研究人員的主要目標是解碼這些恆星內部發生的過程。這些知識將使他們能夠預測哪些恆星會發生爆炸。這也有助於他們了解哪些恆星會產生中子星和黑洞。這些過程涉及許多複雜的課題，包括中微子物理學和核子物理學。

這個視覺化展示了最先進的超新星爆炸和中子星誕生三維模擬的結果。以三維方式模擬這種天體的全部恆星演化過程，包括對流和輻射物理過程，實屬罕見。圖中顯示的是爆炸後由於中微子冷卻和脫ptonization而不斷縮小的深內核，它正在成為一顆寒冷、緊湊的中子星。圖片來源：ALCF 視覺化和數據分析團隊；普林斯頓大學亞當-伯羅斯和普林斯頓超新星理論小組

科學家對此課題的研究已有60 年之久，但電腦無法提供精確的模擬。以前的模型只能模擬一維的爆炸。這些模型的爆炸並不能反映現實生活中的情況。顯然，其中缺少了什麼。科學家發現，一維模擬不包括恆星的內部結構。他們也忽略了這些結構中的不穩定性。這些結構和不穩定性的變化取決於恆星的演化過程、自轉情況以及其中的重元素。

為了彌補這一知識空白，科學家意識到，他們需要在空間中建立超新星的三維模型。他們還需要將爆炸如何隨時間變化和動量變化納入。即使是對爆炸前的短短半秒進行建模，模擬仍然非常複雜。從一維到三維，複雜程度增加了一萬倍。

為了獲得這種計算能力，研究人員求助於能源部科學辦公室。他們獲得了在ALCF 超級電腦上運行模型的時間。

透過目前的三維模擬，超新星模型現在的行為與超新星在自然界中的行為如出一轍。該模型比以往任何時候都更接近描述和預測這些爆炸中發生的情況。科學家們也正在努力擴大模擬的長度。他們的目標是覆蓋事件發生前的四到五秒鐘。

隨著科學家在能源部超級電腦的幫助下改進他們的模擬，他們將能更好地掌握這些恆星在最後時刻發生了什麼。