Simulaciones 3D Sube el listón de la astrofísica - Calendae | Informática, Electrónica, CMS, Ciberseguridad

Simulaciones 3D Sube el listón de la astrofísica

Hola y mil gracias por leerme. Soy Simón Sánchez y hoy hablaremos sobre Simulaciones 3D Sube el listón de la astrofísica

Para aquellos fuera del ámbito de la HPC / ciencia que se preguntan por qué necesitan ser supercomputadoras cada vez más poderosas, solo miren los asombrosos descubrimientos que ha facilitado la era de la petaescala. La investigación astrofísica de Caltech es el último ejemplo. Gracias a sistemas de clase mundial como Stampede y Blue Waters y su experimentado personal de apoyo, los investigadores de Caltech pudieron ejecutar simulaciones de modelos completamente en 3D de explosiones de supernovas.

Los científicos están estudiando un fenómeno bastante raro llamado supernovas de colapso extremo del núcleo. Aunque estos eventos representan sólo el uno por ciento de todas las supernovas observadas, son «extremos» en la cantidad de energía que se emite al espacio.

Hasta hace poco, las simulaciones en este campo estaban relegadas principalmente a dos dimensiones (2D) y, debido a limitaciones computacionales, los códigos no podían incorporar toda la física relevante, por ejemplo, los efectos relativistas generales se excluyeron intencionalmente. Este estudio marca la primera vez que los científicos han realizado simulaciones tridimensionales (3D) relativistas completamente generales.

Debido al realismo adicional, el equipo de investigación, dirigido por Philipp Mösta, becario postdoctoral en Caltech, y Christian D. Ott, profesor de astrofísica en Caltech, está descubriendo que las teorías anteriormente sostenidas sobre cómo funcionan estas explosiones pueden no ser preciso.

El corazón del nuevo descubrimiento es que la explosión es un proceso muy dinámico.

«Lo que hemos demostrado es que los chorros que parecen estables en 2D son en realidad inestables en 3D», explicó Mösta en un artículo por Liz Murray en el sitio web de XSEDE. “Se retuercen, rotan y se vuelven inestables debido a un fenómeno llamado inestabilidad del nodo magnetohidrodinámico. Esta inestabilidad del campo magnético en sí es la misma que también se observa en los reactores de fusión que utilizan campos magnéticos para confinar el plasma «.

La supercomputadora ha sido fundamental para el proyecto desde su inicio en 2013 con una asignación de Extreme Science Engineering Discovery Environments (XSEDE) en la supercomputadora Stampede, instalada en el Texas Advanced Computing Center (TACC) de la Universidad de Texas en Austin.

El trabajo inicial se centró en optimizar el código, modificando el código para aprovechar las arquitecturas de procesamiento modernas. Este paso crucial permitió al equipo ejecutar simulaciones más grandes sin usar las horas de CPU asignadas demasiado rápido.

«Pudimos ejecutar las primeras simulaciones 3D relativistas completamente generales sin simetrías y la diferencia con 2D fue drástica», dijo Ott. «Ahora sabemos que si queremos predecir cuál podría ser la firma de estas explosiones extremas de supernovas, tenemos que hazlo en 3D «.

Después de ejecutar simulaciones magnetohidrodinámicas relativistas generales (GRMHD) en Stampede, el equipo chocó contra una pared mientras intentaba reproducir computacionalmente la onda de choque que se extiende desde el núcleo de una estrella masiva cuando colapsa en una protoestrella. neutrones. Para simular esta parte del proceso en 3D, cambiaron a la supercomputadora Blue Waters, un recurso más grande administrado por el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación (NCSA) de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.

Este breve video a continuación muestra la evolución temporal de la onda de choque. La simulación 2D se muestra a la izquierda, mientras que el segmento sur correspondiente de una simulación 3D se muestra a la derecha.

Los científicos dan crédito a estas dos supercomputadoras por su incursión en la simulación 3D. Después de refinar aún más su código y ejecutar simulaciones adicionales, su objetivo es crear modelos cinéticos 3D completos de estas explosiones extremas de supernovas. El proyecto implica vincular las simulaciones a las observaciones reales recopiladas por uno de los telescopios satelitales de la NASA.

Además de ser un importante paso adelante para la comprensión humana de las supernovas, la aparición de la simulación 3D tiene importantes implicaciones, según Mösta. «Es probable que indique a otros grupos que, hasta ahora, se han centrado en ejecutar simulaciones con simetrías impuestas, que también tendrán que pasar a simulaciones 3D completas, lo que finalmente fortalecerá nuestra comunidad», dijo.

Recuerda compartir en en tu Twitter y Facebook para que tus amigos lo sepan

??? ? ? ???

Comparte