红巨星超新星揭示了更早的宇宙的秘密

红巨星超新星揭示了更早的宇宙的秘密由明尼苏达大学双城分校的研究人员领导，这项研究最近发表在《自然》杂志上，这是世界上领先的同行评审的多学科科学杂志。该论文的主要作者、明尼苏达大学物理和天文学学院副教授帕特里克-凯利说："这是第一次详细了解宇宙演化过程中更早的时代的超新星。这非常令人兴奋，因为我们可以详细了解宇宙在不到目前年龄的五分之一时的个别恒星，并开始了解许多亿年前存在的恒星是否与附近的恒星不同。"这颗红色超巨星比太阳大约500倍，它的红移值为3，在这个细节上，比其他任何被观察到的超新星都要远约60倍。由明尼苏达大学双城分校领导的一个国际研究小组利用显示恒星爆炸和冷却的演变过程的图像，测量了一颗恒星的大小，可以追溯到110多亿年前。上图显示了Abell370星系团背后的超新星的光线。资料来源：WenleiChen,NASA使用来自哈勃太空望远镜的数据，并利用明尼苏达大学的大型双目望远镜进行后续光谱分析，研究人员能够确定这颗红色超巨星的多个详细图像，因为一种叫做引力透镜的现象，即质量，如星系中的质量，使光线弯曲。这就放大了恒星发出的光线。凯利说："引力透镜就像一个天然的放大镜，将哈勃的力量放大了8倍。在这里，我们看到了三个图像。尽管它们可以在同一时间看到，但它们显示了超新星在不同年龄段的情况，相隔数天。我们看到超新星迅速冷却，这使我们能够基本上重建所发生的事情，研究超新星在最初几天是如何冷却的，只需一组图像。它使我们能够看到一颗超新星的重演。"研究人员将这一发现与2014年凯利的另一个超新星发现相结合，以估计当宇宙是其目前年龄的一小部分时，有多少恒星在爆炸。他们发现，超新星的数量可能比以前认为的多得多。A-D板块（从左上角顺时针方向）显示了超新星的几个不同阶段：超新星消逝后宿主星系的位置，宿主星系和超新星在演化过程中不同阶段的三个图像，演化中的超新星的三个不同面孔，以及冷却中的超新星的不同颜色。资料来源：WenleiChen,NASA"核心坍缩超新星标志着大质量、短寿命恒星的死亡。"该论文的第一作者、明尼苏达大学物理和天文学学院的博士后研究员WenleiChen,说："我们探测到的核心坍缩超新星的数量可以用来了解在宇宙更年轻的时候有多少大质量恒星在星系中形成。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335097.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335097.htm

无线电信号揭示了热核超新星爆炸的起源

无线电信号揭示了热核超新星爆炸的起源艺术家对双星系统的印象：一颗紧凑的白矮星从富含氦气的供体伴星中吸收物质，周围是密集的尘埃物质。正是爆炸的恒星和这个伴星留下的物质的相互作用，产生了强烈的无线电信号和SN2020eyj的光学光谱中明显的氦线。资料来源：AdamMakarenko/W.M.Keck天文台斯德哥尔摩大学天文学系博士后、论文第一作者ErikKool解释说："一旦我们看到了与来自伴星的物质发生强烈相互作用的特征，我们就可以试图在无线电发射中也探测到它。"在无线电中的探测是第一个Ia型超新星的探测--这是天文学家几十年来一直试图做的事情。超新星2020eyj是由帕洛玛山上的兹威基瞬变设施相机发现的，斯德哥尔摩大学的奥斯卡-克莱因中心是其成员。天文学系的JesperSollerman教授和论文的共同作者说："在拉帕尔马的北欧光学望远镜是跟踪这颗超新星的基础。夏威夷岛上的大型凯克望远镜的光谱也是如此，它立即揭示了爆炸恒星周围非常不寻常的以氦为主的物质。"ErikKool（中间）和JoelJohansson（左）是斯德哥尔摩大学OskarKlein中心的博士后，与天文学系的JesperSollerman教授（右）是本文的主要作者。资料来源：MagnusNäslund"这显然是一个非常不寻常的Ia型超新星，但仍然与我们用来测量宇宙膨胀的超新星有关，"物理系的JoelJohansson补充说。"虽然正常的Ia型超新星似乎总是以相同的亮度爆炸，但这颗超新星告诉我们，白矮星的爆炸有许多不同的途径。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1360623.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1360623.htm

超级计算机生成的"宇宙"揭示了黑洞的成长过程

超级计算机生成的"宇宙"揭示了黑洞的成长过程黑洞被事件视界所包围，这是一个神秘的、不可见的层，没有任何东西可以从中逃脱，无论是物质、光还是信息。这意味着，事件视界吞噬了关于黑洞过去的每一点证据。亚利桑那大学斯图尔德天文台副教授、日本国家天文台（NAOJ）项目研究员彼得-贝赫罗兹说："由于这些物理事实，人们一直认为不可能测量黑洞是如何形成的。"Behroozi和Steward的博士生HaowenZhang一起领导一个国际团队，使用机器学习和超级计算机来重建黑洞的生长历史，有效地剥开它们的事件视界，揭示出黑洞之外的蛛丝马迹。对数以百万计的计算机生成的"宇宙"的模拟显示，超大质量黑洞与它们的主星系同步成长，这一论点已经被怀疑了20年，但科学家们直到现在才能够确认这种关系。一篇包含该团队发现的论文已经发表在《皇家天文学会月刊》上。"如果你回到宇宙中更早更早的时代，你会发现完全相同的关系是存在的，"该论文的共同作者Behroozi说。"因此，随着星系由小变大，它的黑洞也在由小变大，与我们今天在整个宇宙的星系中看到的完全一样。"大多数（如果不是全部）散布在宇宙中的星系被认为在其中心有一个超大质量的黑洞。这些黑洞的质量超过太阳的10万倍，有些黑洞的质量达到数百万甚至数十亿太阳质量。天体物理学最令人困惑的问题之一是这些庞然大物是如何快速成长的，以及它们首先是如何形成的。为了找到答案，Zhang、Behroozi和他们的同事创建了Trinity平台，该平台使用一种新的机器学习形式，能够在一台超级计算机上生成数百万个不同的宇宙，每个宇宙都遵守不同的物理理论，说明星系应该如何形成。研究人员建立了一个框架，在这个框架中，计算机为超大质量黑洞如何随时间增长提出了新规则。然后他们用这些规则来模拟虚拟宇宙中数十亿黑洞的生长，并"观察"虚拟宇宙，以测试它是否与几十年来对整个真实宇宙中的黑洞的实际观察结果一致。在提出和拒绝了数以百万计的规则集之后，计算机最终确定了最能描述现有观测结果的规则。"我们正试图了解星系如何形成的规则，"Behroozi说。"简而言之，我们让Trinity猜测物理规律可能是什么，并让他们在一个模拟的宇宙中进行，看看这个宇宙的结果如何。它看起来到底像不像真实的宇宙？"根据研究人员的说法，这种方法对宇宙内部的其他东西同样有效，而不仅仅是星系。该项目名称"Trinity"是指其三个主要的研究领域：星系、它们的超大质量黑洞和它们的暗物质光环--巨大的暗物质茧，如果直接测量是看不到的，但其存在对于解释各地星系的物理特性是必要的。在之前的研究中，研究人员使用他们框架的早期版本，即UniverseMachine来模拟数以百万计的星系及其暗物质晕轮。研究小组发现，在其暗物质光环中生长的星系遵循光环质量和星系质量之间的一种非常具体的关系。"在我们的新工作中，我们在这种关系中加入了黑洞，"Behroozi说，"然后问黑洞如何在这些星系中生长，以重现人们对它们的所有观察。""我们对黑洞质量有非常好的观察，"论文的主要作者张说。"然而，这些在很大程度上被限制在本地宇宙。当你看得越远，准确测量黑洞的质量和它们的宿主星系之间的关系变得越来越困难，甚至最终不可能。由于这种不确定性，观测不能直接告诉我们这种关系在整个宇宙中是否成立。"Trinity不仅使天体物理学家能够避开这一限制，而且还能避开单个黑洞的事件视界信息障碍，方法是将数百万个观察到的处于不同成长阶段的黑洞的信息拼接起来。尽管没有一个黑洞的历史可以被重建，但研究人员可以测量所有黑洞的平均生长历史。黑洞放入模拟星系，并输入关于它们如何生长的规则，你可以把产生的宇宙与我们拥有的所有实际黑洞的观测结果进行比较。然后可以重建宇宙中任何黑洞和星系从今天到宇宙开始时的样子。"模拟结果揭示了另一个令人困惑的现象。超大质量黑洞--就像在银河系中心发现的那个--在其初生期增长最为旺盛，当时宇宙只有几十亿年的历史，只是在随后的时间里，在过去100亿年左右的时间里急剧放缓。"我们已经知道一段时间，星系有这种奇怪的行为，它们形成新星的速度达到了一个高峰，然后随着时间的推移逐渐减少，再后来，它们完全停止了形成恒星，"Behroozi说。"现在，我们已经能够证明黑洞也是如此：在与它们的宿主星系相同的时间增长和关闭。这证实了数十年来关于星系中黑洞增长的假设。"这一结果带来了更多的问题，黑洞比它们所处的星系小得多，如果银河系按比例缩小到地球的大小，那么它的超大质量黑洞将是这句话末尾的句号大小。要使黑洞的质量在与大星系相同的时间范围内增加一倍，需要在巨大的不同尺度上实现物质流动的同步。黑洞如何与星系合谋以实现这种平衡尚待了解。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1335923.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1335923.htm

天文学家通过超级计算机破解超新星的秘密

天文学家通过超级计算机破解超新星的秘密这项研究还能让我们深入了解这些爆炸是如何创造出我们宇宙中的许多元素的。这些研究人员的主要目标是解码这些恒星内部发生的过程。这些知识将使他们能够预测哪些恒星会发生爆炸。这也有助于他们了解哪些恒星会产生中子星和黑洞。这些过程涉及许多复杂的课题，包括中微子物理学和核物理学。这个可视化展示了最先进的超新星爆炸和中子星诞生三维模拟的结果。以三维方式模拟这种天体的全部恒星演化过程，包括对流和辐射物理过程，实属罕见。图中显示的是爆炸后由于中微子冷却和脱ptonization而不断缩小的深内核，它正在成为一颗寒冷、紧凑的中子星。图片来源：ALCF可视化和数据分析团队；普林斯顿大学亚当-伯罗斯和普林斯顿超新星理论小组科学家对这一课题的研究已有60年之久，但计算机无法提供精确的模拟。以前的模型只能模拟一维的爆炸。这些模型的爆炸并不能反映现实生活中的情况。显然，其中缺少了什么。科学家们发现，一维模拟不包括恒星的内部结构。他们还忽略了这些结构中的不稳定性。这些结构和不稳定性的变化取决于恒星的演化过程、自转情况以及其中的重元素。为了弥补这一知识空白，科学家们意识到，他们需要在空间中建立超新星的三维模型。他们还需要将爆炸如何随时间变化和动量变化包括在内。即使是对爆炸前的短短半秒进行建模，模拟仍然非常复杂。从一维到三维，复杂程度增加了一万倍。为了获得这种计算能力，研究人员求助于能源部科学办公室。他们获得了在ALCF超级计算机上运行模型的时间。通过当前的三维模拟，超新星模型现在的行为与超新星在自然界中的行为如出一辙。该模型比以往任何时候都更接近于描述和预测这些爆炸中发生的情况。科学家们还在努力扩大模拟的长度。他们的目标是覆盖事件发生前的四到五秒钟。随着科学家们在能源部超级计算机的帮助下改进他们的模拟，他们将能更好地掌握这些恒星在最后时刻发生了什么。...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1393291.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1393291.htm

CUDA加速数学和机器学习：从入门到精通，利用NVIDIA GPU进行数学和机器学习的加速计算，适用于希望扩展算法至GPU的研究

：从入门到精通，利用NVIDIAGPU进行数学和机器学习的加速计算，适用于希望扩展算法至GPU的研究人员和应用专家CUDA（统一计算设备架构）是NVIDIA开发的并行计算平台和编程模型。它允许软件开发人员利用NVIDIAGPU（图形处理单元）巨大的并行处理能力来执行通用计算任务，而不仅仅是其传统的图形渲染角色。GPU设计有数千个更小、更高效的核心，经过优化可同时处理多个任务。这使得它们非常适合可分解为许多独立操作的任务，例如科学模拟、机器学习、视频处理等。与传统的仅使用CPU的代码相比，CUDA可显著提高合适应用程序的速度。GPU可以并行处理大量数据，从而加速在CPU上需要更长时间的计算。对于某些类型的工作负载，GPU比CPU更节能，可提供更高的每瓦性能。

天文学家揭示了一颗热核超新星SN 2020eyj爆炸的起源

天文学家揭示了一颗热核超新星SN2020eyj爆炸的起源艺术家对双星系统的印象：一颗紧凑的白矮星从富含氦气的供体伴星中吸积物质，周围是密集的尘埃状的环星物质。正是爆炸的恒星和这个同伴留下的物质的相互作用，产生了强烈的无线电信号，光学光谱中明显的氦线和SN2020eyj的红外辐射。资料来源：AdamMakarenko/W.M.Keck天文台虽然已经确定这次爆炸是一颗致密白矮星以某种方式从伴星吸积了太多物质，但其确切过程和前身的性质尚不清楚。超新星SN2020eyj的新发现证实，伴星是一颗所谓的氦星，它在白矮星爆炸之前失去了大部分物质。斯德哥尔摩大学天文学系博士后、该论文的主要作者埃里克·库尔（ErikKool）解释说：“一旦我们看到了与伴星材料强烈相互作用的特征，我们就试图在无线电发射中检测到它。无线电探测实际上是第一颗Ia型超新星——这是天文学家几十年来一直试图做的事情。”双星系统的艺术想象图，其中一颗致密白矮星从富含氦的供体伴星中吸积物质，周围环绕着致密的尘埃状星周物质。正是爆炸的恒星与该伴星留下的物质的相互作用，在SN2020eyj的光谱中产生了强烈的射电信号和明显的氦线。图片来源：AdamMakarenko/W.M.凯克天文台SN2020eyj是由帕洛玛山上的兹威基瞬变设施相机发现的，并由一些设施进行跟踪，包括拉帕尔马岛的北欧光学望远镜（NOT）、夏威夷的大型凯克望远镜和电子多元素射电联动干涉仪网络（e-Merlin），这是英国的七个射电望远镜的阵列。超新星2020eyj在红外波长下也非常明亮，可与在这些波长下观察到的一些最亮的超新星相媲美。这种亮度被解释为混合在超新星周围材料中的星际尘埃粒子的热发射。无线电、光学和红外线观测结果都与伴星在白矮星爆炸前失去大量质量的情况一致。图尔库大学物理和天文学系的SeppoMattila教授说："这一激动人心的发现使我们对白矮星作为超新星的爆炸有了更好的了解，他是论文的共同作者，在解释红外和无线电观测方面做出了主要贡献。"...PC版：https://www.cnbeta.com.tw/articles/soft/1367107.htm手机版：https://m.cnbeta.com.tw/view/1367107.htm