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    计算一颗恒星演化就要几个小时?现在实现3分钟就能模拟出1万颗

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      居里夫人

      那些质量大于太阳质量约10倍的大质量恒星,它们的诞生频率远远低于低质量恒星。然而,它们对星团和星系的演化贡献最大。大质量恒星是宇宙中许多生动而充满能量现象的先驱,包括在超新星爆炸中丰富它们周围的环境,改变其系统动力学。研究大质量恒星最好工具是详细的恒星演化代码:计算这些恒星内部结构和演化的计算机程序。

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      不幸的是,详细的代码在计算上既昂贵又耗时,仅计算一颗恒星的演化可能需要几个小时。出于这个原因,用这些代码来模拟复杂系统中的恒星不切实际,比如球状星团,它可能包含数百万颗相互作用的恒星。为了解决这个问题,由ARC引力波发现卓越中心(OzGrav)领导的一个科学家团队,开发了一种名为单星演化内插法(METISSE)的恒星演化代码,其研究成果发表在《皇家天文学会月刊》上。

      计算一颗恒星演化就要几个小时?现在实现3分钟就能模拟出1万颗

      插值是一种基于近似值估计数量的方法,例如基于具有相似质量恒星的大小,来估计恒星的大小。通过插值,Metisse通过使用经过详细恒星演化代码计算的选定恒星模型,快速计算出恒星在任何时刻的性质。以闪电般的速度,研究人员可以在不到3分钟的时间内,模拟演化出1万颗恒星。最重要的是,它可以使用一组恒星模型来预测恒星的性质,这对大质量恒星来说极其重要。

      计算一颗恒星演化就要几个小时?现在实现3分钟就能模拟出1万颗

      大质量恒星很罕见,它们复杂而短暂的寿命,使得计算它们的性质变得困难。因此,在计算这些恒星的演化时,详细的恒星演化代码通常必须做出假设。不同恒星演化代码使用的假设不同,会对对大质量恒星生命和性质的预测产生重大影响。在最新发表的研究中,OzGrav研究人员使用了Metisse和两套最先进的恒星模型:一套是由恒星天体物理实验模块(MESA)计算,另一套是由波恩进化代码(BEC)计算。

      计算一颗恒星演化就要几个小时?现在实现3分钟就能模拟出1万颗

      OzGrav研究员、该研究的主要作者Poojan Agrawal解释说:我们插入了质量在太阳9到100倍之间的恒星,并比较了对这些恒星最终命运的预测。对于集合中的大多数大质量恒星,发现恒星残骸(中子星或黑洞)的质量,可以变化高达太阳质量的20倍。当恒星残骸合并时,它们会产生引力波(时空的涟漪)科学家可以探测到。因此,这项研究的结果,将对引力波天文学未来的预测产生巨大影响。

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      其研究只是发现大质量恒星在星团等恒星系统中扮演的角色的第一步,而且已经取得了非常令人兴奋的结果。

      博科园|研究/来自:ARC引力波发现卓越中心

      参考期刊《皇家天文学会月刊》

      DOI: 10.1093/mnras/staa2264

      博科园|科学、科技、科研、科普

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