Un código de astrofísica revolucionario, llamado Octo-Tiger, simula la evolución de sistemas autogravitantes y giratorios de geometría arbitraria utilizando un refinamiento de malla adaptativa y un nuevo método para paralelizar el código para lograr velocidades superiores.
Este nuevo código para modelar colisiones estelares es más rápido que el código establecido utilizado para simulaciones numéricas. La investigación surgió de una colaboración única entre científicos informáticos experimentales y astrofísicos del Departamento de Física y Astronomía de la Universidad Estatal de Luisiana. el Centro LSU de Computación y Tecnología, Universidad de Indiana Kokomo y Universidad Macquarie, Australia, culminando en más de un año de pruebas de referencia y simulaciones científicas, apoyado por múltiples subvenciones NSF, incluido uno diseñado específicamente para romper la barrera entre la informática y la astrofísica.
"Gracias a un esfuerzo significativo en esta colaboración, ahora tenemos un marco computacional confiable para simular fusiones estelares, "dijo Patrick Motl, profesor de física en la Universidad de Indiana en Kokomo. "Al reducir sustancialmente el tiempo computacional para completar una simulación, podemos empezar a plantearnos nuevas preguntas que no podrían abordarse cuando una simulación de fusión simple era valiosa y consumía mucho tiempo. Podemos explorar más espacio de parámetros, examinar una simulación con una resolución espacial muy alta o durante períodos más prolongados después de una fusión, y podemos ampliar las simulaciones para incluir modelos físicos más completos incorporando transferencia radiativa, por ejemplo."
Publicado recientemente en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society , "Octo-Tiger:un nuevo, Código hidrodinámico 3D para fusiones estelares que utiliza la paralelización HPX, "investiga el rendimiento y la precisión del código mediante pruebas comparativas. Los autores, Dominic C. Marcello, investigador postdoctoral; Sagiv Shiber, investigador postdoctoral; Juhan Frank, profesor; Geoffrey C. Clayton, profesor; Patrick Diehl, investigador científico; y Hartmut Kaiser, investigador científico, todos en la Universidad Estatal de Luisiana, junto con los colaboradores Orsola De Marco, profesor de la Universidad Macquarie y Patrick M. Motl, profesor de la Universidad de Indiana en Kokomo:comparó sus resultados con soluciones analíticas, cuando se conocen y otros códigos basados en la red, como el popular FLASH. Además, calcularon la interacción entre dos enanas blancas desde la transferencia de masa inicial hasta la fusión y compararon los resultados con simulaciones anteriores de sistemas similares.
"Una prueba en la supercomputadora más rápida de Australia, Gadi (# 25 en la lista de las 500 mejores del mundo), mostró que Octo-Tiger, ejecutando un recuento de núcleos superior a 80, 000, muestra un rendimiento excelente para modelos grandes de estrellas fusionadas, "Dijo De Marco." Con Octo-Tiger, no solo podemos reducir drásticamente el tiempo de espera, pero nuestros modelos pueden responder a muchas más de las preguntas que queremos hacer ".
Octo-Tiger está actualmente optimizado para simular la fusión de estrellas bien resueltas que pueden aproximarse mediante estructuras barotrópicas, como las enanas blancas o las estrellas de la secuencia principal. El solucionador de gravedad conserva el momento angular a la precisión de la máquina, gracias a un algoritmo de corrección. Este código utiliza la paralelización HPX, permitiendo la superposición de trabajo y comunicación y dando lugar a excelentes propiedades de escala para resolver grandes problemas en períodos de tiempo más cortos.
"Este documento demuestra cómo un sistema de tiempo de ejecución asincrónico basado en tareas se puede utilizar como una alternativa práctica a la interfaz de paso de mensajes para respaldar un problema astrofísico importante, "Dijo Diehl.
La investigación describe las áreas de desarrollo actuales y planificadas destinadas a abordar una serie de fenómenos físicos relacionados con las observaciones de transitorios.
"Si bien nuestro interés de investigación particular está en las fusiones estelares y sus consecuencias, hay una variedad de problemas en astrofísica computacional que Octo-Tiger puede abordar con su infraestructura básica para fluidos autogravitantes, "Dijo Motl.
La animación fue preparada por Shiber, quien dice:"Octo-Tiger muestra un desempeño notable tanto en la precisión de las soluciones como en el escalado a decenas de miles de núcleos. Estos resultados demuestran que Octo-Tiger es un código ideal para modelar la transferencia de masa en sistemas binarios y para simular fusiones estelares. "
