El Breakthrough Code of Astrophysics simula rápidamente colisiones estelares

Préstamo: Sagiv Shiber, LSU

Octo-Tiger, el código para el avance de la astrofísica, simula la evolución de los sistemas giratorios geométricos gravitacionales utilizando un ajuste de cuadrícula adaptativo, un nuevo método de alinear el código para lograr velocidades máximas.

Este nuevo código para modelar colisiones estelares es más rápido que el código aprobado utilizado para modelado digital. La investigación se obtuvo de la colaboración única de científicos informáticos experimentales և astrofísicos Cátedra de Física և Astronomía, LSU Computing և Technology Center, Indiana University Kokomo Մ Macquarie University en Australia, que se completó durante un año de subvenciones, incluida una específicamente diseñada para eliminar la barrera entre la informática y la astrofísica.

«Gracias al considerable esfuerzo realizado durante esta colaboración, ahora tenemos un sistema computacional confiable para imitar la fusión estelar», dijo Patrick Motl, profesor de Física en la Universidad Coco de Indiana. «Al reducir significativamente el tiempo computacional para completar la simulación, podemos comenzar a hacernos nuevas preguntas que no podrían resolverse cuando un modelo de la fusión era costoso y consumía mucho tiempo. Podemos estudiar más espacio de parámetros, estudiar simulación con una resolución espacial muy alta, o después de fusionar durante un período de tiempo más largo, can podemos extender el modelado para incluir modelos físicos más completos, incluida la transmisión de radiación, por ejemplo.

https://www.youtube.com/watch?v=68piNIhI2Vg:
Esta película muestra una simulación de dos Octo-Tigres enano blanco las estrellas giran unas alrededor de otras. Miramos las dos estrellas cuando comienzan a fusionarse. El color indica qué tan denso es el gas en el plano orbital o medio, el marrón indica el gas más denso y el azul indica menos denso. Las flechas indican la velocidad del gas. Las flechas rojas corresponden a una velocidad alta de 1000 km / s, y las flechas azules corresponden a una velocidad baja de 1 km / s. El tiempo se muestra en segundos en la esquina superior izquierda. El binario inicialmente completa la órbita cada dos minutos y el tiempo total de simulación es menos de dos horas, lo que representa las últimas horas de la vida del binario antes de fusionarse. Préstamo: Sagiv Shiber, LSU

Publicado recientemente en los «Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society» «Octo-tigre. «Un nuevo código hidrodinámico 3D para fusiones estelares que utilizan el paralelismo HPX» examina el rendimiento y la precisión del código mediante pruebas de referencia. Autores: Dr. Dominic S. Marcello, investigador postdoctoral; Dr. Sagiv Schieber, investigador postdoctoral; Dr. Ju Johann Frank, profesor; Dr. de Efri S. Clayton, profesor; Dr. Patrick Diel, científico investigador; Հար El Dr. Hartmut Kaiser, investigador de la Universidad Estatal de Louisiana, y la Dra. Ս rsola De Marco, y el Dr. Patrick M. Motl, profesor de la Universidad Macquarie y profesor de la Universidad de Kokomo en Indiana, compararon sus resultados con soluciones analíticas. códigos de red, como el popular FLASH. Además, calcularon la interacción de dos enanas blancas desde la transferencia de masa temprana hasta la fusión y compararon los resultados con modelos anteriores de sistemas similares.

«Una prueba realizada por la supercomputadora más rápida de Australia, la Gadi (25 en la lista de las 500 mejores del mundo), mostró que la Octo-Tiger, que funciona con más de 80.000 núcleos, funciona bien para modelos grandes de estrellas fusionadas», dijo De Marco . «Con Octo-Tiger, no solo podemos reducir drásticamente el tiempo de inactividad, sino que nuestros modelos pueden responder a muchas otras preguntas que nos interesan».

Octo-Tiger está actualmente optimizado para modelar la fusión de estrellas bien resueltas que pueden estimarse aproximadamente mediante estructuras barotrópicas como enanas blancas o estrellas de secuencia principal. El solvente de gravedad mantiene el momento angular para la precisión de la máquina debido al algoritmo de corrección. Este código utiliza sincronización HPX, lo que permite que el trabajo և la superposición de comunicaciones և dé como resultado excelentes propiedades de escala para resolver grandes problemas en menos tiempo.

«Este documento muestra cómo el tiempo de inicio asincrónico basado en tareas se puede utilizar como una alternativa viable a la interfaz de paso de mensajes para abordar un problema potencialmente astrofísico», dijo Diel.

La investigación describe las áreas de desarrollo planificadas current actuales destinadas a abordar una serie de fenómenos físicos asociados con las observaciones de transición.

«Si bien nuestro interés de investigación particular radica en las fusiones estelares y sus consecuencias, hay una serie de problemas en astrofísica computacional que Octo-Tiger puede resolver con su infraestructura básica de fluidos de gravedad», dijo Mottl.

La siguiente animación fue realizada por Shiber, quien dice: Precisión: soluciones և en una escala de decenas de miles de núcleos. Estos resultados demuestran que Octo-Tiger es un código ideal para el modelado de transferencia de masa: modelado de fusión estelar en sistemas binarios.

Referencia. «Octo-tigre. Nuevo código hidrodinámico 3D para fusión estelar usando paralelismo HPX »Dominic C Marcello, Sagiv Shiber, Orsola De Marco, Juhan Frank, Geoffrey C Clayton, Patrick M Motl, Patrick Diehl և Hartmut Kaiser, 10 de abril de 2021 Anuncios mensuales de la Royal Astronomical Society,
DOI: 10.1093 / mnras / stab937: