Simulando supernovas con Blue Gene/P

Las supernovas siempre han fascinado a los astrofísicos. Son una de las manifestaciones cósmicas más increíbles que tienen lugar en el universo, y es el destino final que le espera a una buena cantidad de las estrellas de la galaxia. Para conocer mejor la forma en que se desarrolla ese proceso, los científicos R. Fisher y C. Jordan están utilizando un supercomputador Blue Gene/P para simular estas súper explosiones.

El supercomputador de IBM, Blue Gene/P, es uno de los más grandes y rápidos del mundo. Posee masivos recursos computacionales, que lo hacen el candidato ideal para llevar a cabo la ejecución de complejas simulaciones, sin necesidad de esperar meses a que el trabajo esté terminado. Entre otras características, Blue Gene/P posee 160.000 procesadores y es capaz de procesar más de 1.000 billones de operaciones por segundo (1 petaFLOP). Si quisieras hacer lo mismo en casa, necesitarías una fila 2,4 kilómetros de largo, formada por ordenadores personales, alineados uno detrás de otro. Los científicos R. Fisher y C. Jordan, que dirigen un equipo de especialistas que desde hace tiempo se encuentran trabajando para determinar exactamente cómo se producen las supernovas, han elegido este hardware para simular la evolución de una supernova.

A grandes rasgos, los científicos saben que estos finales estelares propios de Hollywood ocurren cuando una estrella del tipo “gigante roja” forma parte de un sistema binario, en el que su compañera es una enana blanca. De alguna manera, la gigante le transfiere masa a la pequeña, hasta que esta logra la ignición del material acumulado. En ese momento se produce una explosión tan brillante, que en muchos casos sobrepasa el brillo total de la galaxia en que se encuentra. Fisher,  Jordan y sus colaboradores han echado mano al supercomputador Blue Gene/P, del Argonne National Laboratory, en Estados Unidos, y se encuentran desarrollando una simulación extremadamente compleja y complicada de cómo realmente se produce una supernova.  Las pruebas que se lleven a cabo en Argonne complementarán el trabajo que ya se ha realizado en el Lawrence Berkeley National Laboratory de California y reproducirán cuatro posibles escenarios que pueden producir supernovas de tipo Ia.

La simulación tiene en cuenta las temperaturas y presiones extremadamente elevadas que tienen lugar a lo largo del proceso, y podría ayudar a desvelar algunos de sus puntos oscuros. Esta simulación forma parte de un proyecto más ambicioso, que ha puesto en marcha el gobierno de los Estados Unidos, destinado a resolver el misterio que envuelve a la energía oscura, una forma hipotética de materia que se supone está presente en todo el espacio y que -se cree- tendería a incrementar la tasa de aceleración de la expansión del Universo.

Justamente, los astrofísicos descubrieron (o al menos postularon la existencia de) la energía oscura a partir de la observación de supernovas Ia realizadas por astrónomos a lo largo de décadas. Estas supernovas a menudo tenían un brillo menor al esperado para la tasa de expansión cosmológica tradicionalmente aceptada. Una de las formas de explicar esta anomalía es suponer que “algo” está acelerando la expansión del universo. Las enanas blancas que van a ser simuladas se convierten en supernovas mediante dos procesos básicos: la deflagración y la detonación. En el primer caso una capa muy delgada de la enana, llamada “cáscara de deflagración” es la que desencadena la ignición. En las detonaciones, simplemente toda la enana explota, quemando todo el material acumulado a su alrededor. La simulación seguramente aportará datos a la forma en que se desarrollan ambos procesos.