Interactions between jet and winds from the accreting black holes in gamma ray burst engines
prof. dr hab. Agnieszka Janiuk
Centrum Fizyki Teoretycznej PAN
I. Opis projektu
Projekt ma na celu prowadzenie wielkoskalowych symulacji „centralnych silników” rozbłysków gamma (GRB). GRB pochodzą z dżetów wystrzeliwanych z masywnych zapadających się gwiazd lub akreujących czarnych dziur powstałych po połączeniu się zwartych układów podwójnych. Nasze symulacje kolapsarów uwzględniają ewoluującą metrykę Kerra i efekty samo-grawitacji, gdzie dżety propagują się przez gęste środowisko gwiezdne. Dżety GRB wystrzeliwane z układu czarnej dziury powstałej po połączeniu dwóch gwiazd neutronowych, propagują się przez gęste wiatry wystrzeliwane z dysku akrecyjnego i dodatkowo muszą przebić się przez dynamiczne wyrzuty powstałe z rozrywanej gwiazdy przed połączeniem. Wyrzuty te są miejscami nukleosyntezy w procesie szybkiego wychwytu neutronów. Nasze nowe symulacje skupią się na procesie przyspieszania dżetów do relatywistycznych prędkości, modelowaniu ich energetyki i mechanizmach kolimacji. Wykorzystujemy w tym celu kody HARM-SELFG i HARM-EOS, opracowane i nieustannie rozwijane przez nasz zespół. Mikrofizyka wiatru i dynamicznych wyrzutów jest analizowana za pomocą oddzielnych modułów z równaniem stanu materii gęstej i procesów jądrowych, które fizycznie zmieniają warunki w plazmie wiatrowej.
Słowa kluczowe: czarne dziury, rozbłyski gamma, relatywistyczne dżety, magnetohydrodynamika relatywistyczna
Powiązane projekty: grant NCN Nr. 2023/50/A/ST9/00527 przyznany w programie Maestro-15
II. Zastosowanie superkomputera
| Nazwa superkomputera |
| OKEANOS |
| Uzasadnienie użycia zasobów ICM UW |
| Trójwymiarowe symulacje magnetohydrodynamiczne na siatce o dużej rozdzielczości wymagają znacznych zasobów czasu procesora. Nasze kody skalują się dobrze dzięki zastosowaniu zrównoleglenia MPI oraz metodą hybrydową, MPI + OpenMP |
| Wymagania po stronie użytkownika |
| 1. szacowana liczba godzin obliczeniowych: 10 000 000 2. rodzaj wykorzystywanych zasobów: Nody obliczeniowe klastra Okeanos (CPU-based), przestrzeń dyskowa w systemie lustre 3. biblioteki, narzędzia, oprogramowanie specjalistyczne, inne: MPI, HDF5, GSL |
| Osiągnięte korzyści |
| Redukcja czasu obliczeń, zapewnienie skalowalności, zwiększenie dokładności obliczeń Wartość dodana: Testowanie nowej wersji oprogramowania, w trakcie rozwoju nowych metod |
III. Efekty projektu
Zbadaliśmy własności centralnego „silnika” rozbłysku gamma, powstałego w wyniku zlania się pary gwiazd neutronowych. Odtworzyliśmy proces emisji namagnesowanego wiatru z powierzchni dysku akrecyjnego otaczającego czarną dziurę. Wiatr o umiarkowanie relatywistycznych prędkościach może wynosić w przestrzeń kosmiczną materię bogatą w pierwiastki ciężke, powstałe wskutek procesu szybkiego wychwytu neutronów na jądrach atomowych. Rozpad raduioaktywny tych izotopów kontrybuuje do zjawiska obserwowanego jako „kilonowa”. Ponadto, proces ten wzbogaca otaczający ośrodek i galaktykę w pierwiastki ciężkie, w tym pierwiastki z grupy Ziem Rzadkich. Ilościowe oszacowanie obfitości i składu chemicznego zostało wykonane w oparciu o zaawansowane metody magnetohydrodynamiki oraz post-procesowanie wyników w oparciu o siatkę reakcji jądrowych. Nasze wyniki mają fundamentalne znaczenie, nie tylko dla poznania dynamiki rozbłysków gamma, ale także pochodzenia pierwiastków we Wszechświecie.
IV. Graficzna prezentacja wyników
