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Código de supercomputación cósmica seleccionado como finalista por Gordon Bell

Hola de nuevo. Soy Simón Sánchez y en esta ocasión te voy a contar sobre Código de supercomputación cósmica seleccionado como finalista por Gordon Bell

La región iluminada compacta que brilla desde el centro de una galaxia activa se conoce como núcleo galáctico activo (AGN). Los núcleos galácticos activos pueden producir chorros de plasma de miles de años luz de largo. Considere las imágenes populares de galaxias afectadas por una luz brillante. Muchos astrónomos creen que esta producción de energía explosiva está impulsada por agujeros negros supermasivos en el centro de la galaxia anfitriona de AGN.

Las galaxias activas y los núcleos galácticos activos son particularmente intrigantes para los físicos porque emiten más energía de la que cabría esperar. A los investigadores les gustaría estudiar la mecánica de fluidos de estos rompecabezas cósmicos, pero sus esfuerzos se ven obstaculizados por la inmensa distancia. Millones o miles de millones de años luz separan a los científicos de la Tierra de los chorros de plasma, y ​​la visualización de partículas electromagnéticas individuales a través de un telescopio es imposible.

«Comprender estos chorros de plasma puede ayudar a explicar qué le está sucediendo a la materia en estos objetos, cómo se acelera a energías tan altas y otras físicas fundamentales más allá de nuestro alcance», dijo Michael Bussmann, líder del grupo HZDR – Dresden. Física de Radiación Computacional.

Dado que la observación directa no es posible, un equipo del HZDR-Dresden alemán se propuso reproducir el proceso de forma computacional. Esperaban que una mejor comprensión de la dinámica del chorro de plasma revelaría información sobre la fuente de las emisiones, los propios núcleos galácticos activos. Los científicos utilizaron la supercomputadora número uno de Estados Unidos, Titán, ubicada en el Laboratorio Nacional de Oak Ridge, para simular miles de millones de partículas en dos corrientes en chorro.

El trabajo le valió al equipo una nominación como finalista para el Premio Gordon Bell 2013 de la Asociación de Maquinaria de Computación. El premio, que reconoce los logros sobresalientes en HPC, es presentado anualmente por la Association for Computing Machinery junto con la serie de conferencias SC. El ganador de este año se anunciará en SC13, que se celebrará del 17 al 22 de noviembre en Denver, Colorado.

De acuerdo a un artículo en el sitio web de OLCF, la investigación se basó en una propiedad de la turbulencia del plasma conocida como inestabilidad de Kelvin-Helmholtz (KHI), que ocurre cuando chocan las corrientes de plasma en tránsito. El proceso de descubrimiento tiene lugar en comparación. Cuando pasan dos corrientes, KHI revela información sobre su densidad comparativa, velocidad, dirección, etc. De esta manera, los científicos pudieron discernir los patrones de comportamiento de las partículas que ocurren dentro de estos objetos distantes.

Las firmas de radiación del chorro de plasma proporcionaron más pistas sobre la dinámica del plasma. Aunque las partículas del chorro no se pueden ver desde la Tierra, la radiación se puede observar a través de telescopios.

Finalmente, los científicos querían saber si era posible correlacionar la firma radiativa con partículas individuales. Como pregunta Bussmann: “¿Existe la posibilidad de ver realmente lo que sucede dentro del plasma con solo mirar la radiación? Somos muy limitados en nuestras herramientas para conectar la dinámica del plasma con lo que observamos, y aquí es donde entra la simulación «.

Las simulaciones de KHI revelaron estructuras en turbulencia, como hongos o remolinos. Sin el grado de resolución de Titán, tales patrones nunca hubieran salido a la luz. La simulación en Titán fue 46 veces mayor con una resolución espacial 4,2 veces mayor que cualquier otra simulación cinética de KHI realizada anteriormente.

La mayor parte de la potencia de procesamiento se atribuyó a los aceleradores de GPU de Titan. Tanto la dinámica del plasma como el cálculo de la radiación emitida se realizaron en las GPU.

Con los datos generados por Titán, los investigadores ahora tienen un mapa de las firmas radiativas que pueden comenzar a aplicar a los chorros de plasma reales.

«Conocemos cada espectro y cada dirección de radiación de las simulaciones de Titán y podemos usar esta información para mapear las firmas de radiación a diferentes objetos», dijo Bussmann. «Por extensión, podemos usarlo como entrada para predecir la dinámica de los diferentes chorros de plasma que observamos desde la Tierra».

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