El innovador código astrofísico, llamado Octo-Tiger, simula la evolución de sistemas autogravitantes y giratorios de cualquier geometría, utilizando un refinamiento de malla adaptable y un nuevo método de alineación de código paralelo para lograr velocidades más altas.
Este nuevo código para modelar colisiones de estrellas es más rápido que el código establecido utilizado para simulaciones numéricas. La investigación es el resultado de una colaboración única de científicos informáticos experimentales y astrofísicos del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Luisiana, el Centro LSU de Computación y Tecnología, la Universidad de Indiana Kokomo y la Universidad Macquarie en Australia, que culminó en más de un año de evaluación comparativa. y simulaciones científicas, respaldadas por una serie de subvenciones de la NSF, incluida una diseñada específicamente para romper la barrera entre la informática y la astrofísica.
“Gracias a los considerables esfuerzos en esta colaboración, ahora tenemos una plataforma informática confiable para simular conexiones estelares”, dijo Patrick Motl, profesor de física en la Universidad de Indiana en Kokomo. “Al reducir significativamente el tiempo computacional necesario para completar la simulación, podemos comenzar a hacer nuevas preguntas que no pudieron responderse cuando la simulación de una sola conexión era valiosa y consumía mucho tiempo. Podemos explorar un espacio de parámetros más grande, examinar simulaciones a un nivel muy alto de resolución espacial o durante períodos más largos después de la combinación, y podemos extender las simulaciones para incluir modelos físicos más completos, por ejemplo, incluida la transferencia de radiación ‘.
Publicado recientemente en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society“Octo-Tiger: Nuevo código 3D hidrodinámico para conexiones en estrella que utilizan paralelismo HPX” examina el rendimiento y la precisión del código mediante evaluaciones comparativas. Autores: Dominic C. Marcello, investigador postdoctoral; Sagiv Shiber, investigador postdoctoral; Juhan Frank, profesor; Geoffrey C. Clayton, profesor; Patrick Diehl, científico; y Hartmut Kaiser, un científico, todos de la Universidad Estatal de Luisiana, junto con sus colegas Orsola De Marco, profesora de la Universidad Macquarie, y Patrick M. Motl, profesor de la Universidad de Indiana en Kokomo, compararon sus resultados con soluciones analíticas, si se conocen, y otras basadas en códigos de cuadrícula, como el popular FLASH. Además, calcularon la interacción entre las dos enanas blancas desde la transferencia de masa temprana hasta la fusión y compararon los resultados con simulaciones anteriores de sistemas similares.
“Una prueba en la supercomputadora más rápida de Australia, Gadi (No. 25 entre las 500 mejores del mundo), mostró que el Octo-Tiger, con un recuento de núcleos de más de 80.000, muestra un rendimiento excelente para grandes modelos de estrellas convergentes, dijo De Marco. “Con el Octo-Tiger, no solo podemos reducir drásticamente los tiempos de espera, sino que nuestros modelos pueden responder muchas otras preguntas que nos gustaría hacer”.
Octo-Tiger está actualmente optimizado para simular la fusión de estrellas bien resueltas que pueden aproximarse mediante estructuras barotrópicas como enanas blancas o estrellas de secuencia principal. El solucionador de gravedad mantiene el momento angular a la precisión de la máquina gracias al algoritmo de corrección. Este código aprovecha el paralelismo de HPX, lo que permite la superposición de trabajo y comunicación y conduce a excelentes propiedades de escala para resolver grandes problemas en períodos de tiempo más cortos.
“Este artículo muestra cómo un sistema de ejecución asincrónico basado en tareas puede usarse como una alternativa práctica a una interfaz de mensajería para manejar un problema astrofísico importante”, dijo Diehl.
La investigación delineó áreas de desarrollo actuales y planificadas para abordar una variedad de fenómenos físicos relacionados con observaciones transitorias.
“Si bien nuestra investigación se centra en las fusiones estelares y sus secuelas, hay muchos problemas en astrofísica computacional que Octo-Tiger puede resolver con su infraestructura subyacente para fluidos autogravitantes”, dijo Motl.
La animación fue preparada por Shiber, quien dice: “El Octo-Tiger demuestra un rendimiento notable en términos de precisión y escala a decenas de miles de núcleos. Estos resultados muestran al Octo-Tiger como un código ideal para modelar la transferencia de masa en sistemas binarios y para simular conexiones estelares. ”
Proporcionado por la Universidad Estatal de Luisiana