Астрофизические исследования
В объектах и явлениях современной астрофизики материя находится в экстремальных, как правило, невоспроизводимых на Земле условиях. Их изучение может дать новые знания о Вселенной и ее законах. Натурный эксперимент здесь невозможен, поэтому математическое моделирование становится, по существу, единственным средством теоретических исследований.
Работы в области фундаментальной астрофизики начали активно развиваться с 1963 г. с приходом в Институт академика Я.Б.Зельдовича. Были получены важные результаты в области исследования крупномасштабной структуры Вселенной, космомикрофизики, солнечного динамо, нуклеосинтеза и других.
Рис. 15. Распределение горячего вещества во взрыве
Математическое моделирование взрыва вращающейся сверхновой показало, что развивающееся течение вещества не является сферически симметричным (рис. 14), - возникают выбросы вдоль оси вращения, а также формируется остаток тороидальной формы несгоревшего в термоядерной реакции вещества [101]. Подобная картина распределения вещества зафиксирована в 1996 г. в наблюдениях Сверхновой 1987A.
Разработана теория взрыва сверхновых II типа с образованием нейтронных звезд. В ее основе - крупномасштабная конвекция и перенос нейтрино высоких энергий к поверхности звезды с помощью всплывающего вещества (рис. 15). Для расчета возникающих здесь нестационарных многомерных задач газодинамики были использованы вложенные разностные сетки и разработаны алгоритмы, ориентированные на многопроцессорные ЭВМ.
В последнее время совместно с ИНАСАН выполнен большой цикл исследований структуры течения вещества в аккреционных дисках двойных звездных систем в рамках двух- и трехмерных моделей гравитационной газодинамики (рис. 16, 17).
На рис. 16 пунктирные линии показывают полоидальную компоненту магнитного поля. Цвет отражает плотность - красный цвет соответствует максимальной плотности. На рис.17 цветом показано распределение плотности
В результате удалось скорректировать существовавшую теорию аккреционных дисков - было показано отсутствие "горячего" пятна, продемонстрировано, что возникновение приливных структур спиралевидной формы не связано с ударными волнами, установлена невозможность существования стационарного состояния диска при отсутствии потока вещества от звезды-донора [102,103,104].
С 1997 г. при Институте работает созданный в соответствии с решением ЮНЕСКО Центр релятивистской и вычислительной астрофизики, который входит в международную сеть национальных астрофизических центров.