É um processo intrincado pelo qual estrelas massivas perdem seu gás à medida que evoluem, e um entendimento mais completo poderia ser apenas cálculos de distância - se ao menos esses cálculos não levassem vários milênios para serem executados em computadores normais.

Agora, os astrofísicos Matteo Cantiello e Yan-Fei Jiang, do Instituto Kavli de Física Teórica (KITP) da UC Santa Bárbara, podem encontrar uma maneira de contornar esse problema.

A dupla recebeu 120 milhões de horas de CPU em dois anos no supercomputador Mira - o sexto computador mais rápido do mundo - por meio do programa Inovador e Novo Impacto Computacional na Teoria e Experimento (INCITE), uma iniciativa do US Department of Energy Office of Science. O INCITE tem como objetivo acelerar as descobertas científicas e inovações tecnológicas premiando, em uma base competitiva, tempo em supercomputadores para pesquisadores em larga escala, projetos de computação intensiva que abordam "grandes desafios" em ciência e engenharia.

"O acesso a Mira significa que seremos capazes de executar cálculos que, de outra forma, levariam cerca de 150, 000 anos para funcionar em nossos laptops, "disse Cantiello, um especialista associado da KITP.

Cantiello e Jiang usarão seu tempo de supercomputador para executar simulações 3-D de interiores estelares, em particular, os envoltórios externos de estrelas massivas. Esses cálculos são uma ferramenta importante para informar e melhorar as aproximações unidimensionais usadas na modelagem de evolução estelar. Os pesquisadores pretendem desvendar a complexa física envolvida na interação entre os gases, radiação e campos magnéticos nessas estrelas - corpos estelares que mais tarde na vida podem explodir para formar buracos negros e estrelas de nêutrons.

Os físicos usam o código Athena ++ baseado em grade - que foi cuidadosamente estendido e testado por Jiang - para resolver equações para o fluxo de gás na presença de campos magnéticos (magnetohidrodinâmica) e como os fótons se movem em tais ambientes e interagem com o fluxo de gás ( transferência radiativa). O código divide os cálculos enormes em pequenas partes que são enviadas para muitas CPUs diferentes e são resolvidas em paralelo. Com um número impressionante de CPUs - 786, 432 para ser preciso - Mira acelera o processo tremendamente.

Esta pesquisa aborda um problema cada vez mais importante:compreender a estrutura das estrelas massivas e a natureza do processo que as faz perder massa à medida que evoluem. Isso inclui ventos relativamente constantes e dramáticas erupções episódicas de perda de massa.

Chamada de perda de massa estelar, este processo tem um efeito decisivo no destino final desses objetos. O tipo de explosão de supernova que essas estrelas sofrem, bem como o tipo de vestígios que deixam para trás (estrelas de nêutrons, buracos negros ou mesmo nenhum remanescente), estão intimamente ligados à sua perda de massa.

O estudo é particularmente relevante à luz da recente detecção de ondas gravitacionais do LIGO (Laser Interferometer Gravitational-Wave Observatory). A descoberta demonstrou a existência de buracos negros de massa estelar orbitando tão próximos uns dos outros que eventualmente podem se fundir e produzir as ondas gravitacionais observadas.

"Compreender como esses sistemas binários de buracos negros se formaram em primeiro lugar requer um melhor entendimento da estrutura e da perda de massa de seus progenitores estelares, "explicou Jiang, um pós-doutorado no KITP.

As implicações do trabalho que Cantiello e Jiang realizarão em Mira também se estendem a campos mais amplos da evolução estelar e formação de galáxias, entre outros.