Hanindyo Kuncarayakti kollegoineen mallintaa supernovaräjähdyksiä
Blogisarjan tässä osassa astrofyysikko, dosentti Hanindyo Kuncarayakti kertoo tutkimuksestaan, joka käsittelee tähtien kuolemia ja niiden vaikutusta ympäröivään ainekseen.
Annetaan tutkijamme aluksi esitellä itsensä:
”Olen dosentti ja akatemiatutkija Turun yliopistolta. Tutkin supernoviksi kutsuttuja tähtien kuolemia.”
Tämä on myös hänen yhteistyöprojektinsa aihe.
”Supernovilla tarkoitetaan monta kertaa omaa Aurinkoamme painavampien tähtien räjähdyksiä, jotka synnyttävät Aurinkoa miljardeja kertoja kirkkaampia taivaankappaleita. Projektimme pyrkii simuloimaan näiden massiivisten räjähdysten liikkeelle sinkoamaa kaasua, joka liikkuu nopeammin kuin 30 000 000 km/h ja törmää räjähtävää tähteä ympäröivään kaasuun (kutsutaan nimellä circumstellar medium/CSM). Tällä tavoin pyrimme ymmärtämään näiden kaasujen vuorovaikutusta ja säteilyominaisuuksia.”
Työtä tekee iso tiimi
Kuncarayaktin projektiin osallistuu useita ihmisiä Turun yliopistosta ja japanilaisista instituuteista.
”Tiimimme Turun yliopistosta, johon kuuluu professori Seppo Mattila ja tutkijatohtori Takashi Nagao, toimii yhdessä japanilaisen ryhmän kanssa, johon kuuluu henkilöitä useasta eri laitoksesta: professori Keiichi Maeda Kioton yliopistosta sekä apulaisprofessorit Akihiro Suzuki Tokion yliopistosta ja Takashi Moriya Japanin kansallisesta astronomisesta observatoriosta. Lisäksi yhteistyössämme on mukana monia tohtoriopiskelijoita, joista osa tulee todennäköisesti osallistumaan myös tähän projektiin.”
Suomalaisten ja japanilaisten välinen tutkimusyhteistyö on jatkunut jo monta vuotta, ja he ovat tutkineet yhdessä monia muuttuvan taivaan tähtitieteeseen kuten supernoviin liittyviä aiheita, jotka yhdistävät havaintodataa ja teoreettisia laskelmia. Yhteistyöprojekti olikin vain yksi aiheista, joista ryhmä keskusteli intensiivisesti marraskuussa 2023 Turussa järjestetyssä, viikon mittaisessa yhteisessä työpajassa.
”Tässä projektissa käytämme säteily-hydrodynaamista mallinnusta supernovan vuorovaikutuksesta CSM:n kanssa. Aihe on todella tärkeä ja ajankohtainen, sillä löydämme jatkuvasti yhä enemmän tällä tavoin vuorovaikuttavia, toisistaan hyvin erilaisia supernovia. Yhtenä kysymyksenä on, miten massiiviset tähdet muodostavat ympäröivän aineensa ennen kuolemaansa supernovina. Huomasimme, että tutkimalla näiden kohteiden säteilyominaisuuksia ja ottamalla huomioon kaasun jakaantumisen moniulotteisen geometrian, voimme paremmin ymmärtää eri tapahtumien kirjoa ja niiden havaittavia ominaisuuksia.”
LUMI parantaa kilpailukykyä ja tiedonvaihtoa
Kuncarayaktin projekti hyödyntää LUMIa simuloimaan supernovaräjähdyksiä ja niiden vuorovaikutusta, mikä vaatii huomattavaa laskentakykyä.
”Mallinnuksissa ratkotaan hydrodynamiikkalaskelmia, joilla jäljitetään shokkiaaltojen liikettä kaasussa. Kun kaasu laajenee ja sen tiheys alkaa vaihdella, otamme käyttöön myös mukautuvan verkkomenetelmän. Lisäksi simulaatiot ajetaan kaksi- ja kolmiulotteisesti (yksiulotteisen lisäksi), ottaen huomioon kaasun geometriset vaikutukset, jotka sen jälkeen yhdistetään laskelmiin säteilyn siirtymisestä väliaineessa. Näin saamme erotettua havaittavissa olevat ominaisuudet, joita voimme verrata teleskoopeilla saataviin havaintoihin. Näin vaativaa tehtävää varten LUMIn teho yhtenä maailman parhaista supertietokoneista on korvaamaton.”
Kuncarayakti näkee puhtaan laskentakapasiteetin lisäksi kuitenkin myös muita hyötyjä, joita huippuluokan supertietokoneen isännöinti tuo Suomelle:
”Tällaiset tutkimusinfrastruktuurit eittämättä parantavat Suomen globaalia kilpailukykyä sekä suomalaisten tutkijoiden houkuttelevuutta luotettavina yhteistyökumppaneina. Kansainvälisten kumppaneiden kanssa työskentely ja opiskelijoiden osallistaminen tämänkaltaisiin projekteihin kasvattaa tieto- ja teknologiavaihtoa, joka on hyödyllistä myös tutkimustyövoiman kansallisen kehityksen kannalta.”
Pihla Kauranen & Maari Alanko & Elisa Halonen
Kuva: Taiteilijan näkemys supernova-räjähdyksestä. (c) ESO/M. Kornmesser.
Edistämme kansainvälistä tutkimusyhteistyötä
Tässä blogisarjassa syvennymme seitsemään kansainväliseen Suomi-Japani ja Suomi-Colorado tiedeyhteistyöprojektiin, jotka hyödyntävät LUMI-supertietokonetta vastatakseen huippuluokan tutkimusaiheisiin eri aloilla.
Liity seuraamme, kun haastattelemme projektien vetäjiä ja kuulemme, kuinka kukin yhteistyö syntyi ja miten he käyttävät LUMIa huippuluokan tutkimukseen!