agosto 5, 2021

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El Código de Astrofísica Avanzada es un modelo rápido para colisiones estelares

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Un símbolo de astrofísica innovador, llamado Octo-Tiger, simula la evolución de sistemas autónomos gravitacionales y rotacionales de geometría arbitraria utilizando optimización de malla adaptativa y una nueva forma de equilibrar la hoja para lograr velocidades ultrarrápidas.


Este nuevo código para modelar colisiones estelares es más rápido que el código específico utilizado Simulación numérica. 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, la Universidad de Indiana Kokomo y la Universidad de Macquarie, Australia, y culminó en más de un año de estudios estandarizados. pruebas y simulaciones científicas, respaldadas por varias subvenciones de la NSF, incluida una diseñada específicamente para romper la barrera entre la informática y la astrofísica.

“Gracias a un gran esfuerzo a través de esta colaboración, ahora tenemos un marco algorítmico confiable para simular fusiones estelares”, dijo Patrick Motell, profesor de física en la Universidad de Indiana en Kokomo. Reduciendo drásticamente Tiempo aritmético Para completar la simulación, podemos empezar a plantearnos nuevas preguntas que no se podían abordar cuando las simulaciones de fusión única eran valiosas y consumían mucho tiempo. Podemos explorar más parámetros espaciales, examinar simulaciones con una resolución espacial muy alta o por períodos más largos después de la consolidación, y podemos extender las simulaciones a modelos físicos más completos incorporando transporte radiativo, por ejemplo. “

Esta película presenta una simulación Octo-Tiger de dos estrellas enanas blancas en órbita una alrededor de la otra. Observamos las dos estrellas cuando comienzan a fusionarse. El color indica qué tan denso es un gas en la órbita o en el plano medio, el marrón denota que el gas es más denso y el azul es menos denso. Las flechas indican la velocidad del gas. Las flechas rojas corresponden a velocidades tan altas como 1000 km / sy las flechas azules corresponden a velocidades tan bajas como 1 km / s. El tiempo en segundos se muestra en la esquina superior izquierda. El sistema binario inicialmente completa una órbita cada dos minutos y el tiempo total de simulación es menos de dos horas, lo que representa las últimas horas en la vida de este binario antes de fusionarse. Crédito: Sagiv Shiber, LSU

Fue publicado recientemente en Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society, “Octo-Tiger: Nuevo código hidrodinámico 3D para fusiones estelares usando HPX Parallelisation”, investiga el rendimiento y la precisión del código con una prueba de referencia. Los autores, Dominic C. Marcelo, investigador postdoctoral. Sagiv Scheiber, investigador postdoctoral Johan Frank, profesor; Geoffrey C. Clayton, profesor; Patrick Dell, científico investigador; Y Hartmut Kaiser, un científico investigador, todos en la Universidad Estatal de Luisiana, junto con los colaboradores Ursula De Marco, profesora de la Universidad Macquarie y Patrick M. Iconos, como el famoso FLASH. Además, calcularon la interacción de dos enanas blancas desde la transferencia de masa temprana hasta la incorporación y compararon los resultados con simulaciones anteriores de sistemas similares.

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“Una prueba en la supercomputadora más rápida de Australia, Jade (# 25 en la lista de las 500 mejores del mundo), ha demostrado que Octo-Tiger, que opera en más de 80.000 núcleos, exhibe un rendimiento excelente para modelos grandes de estrellas fusionadas”, dijo de Marco. “Con Octo-Tiger, no solo podemos reducir drásticamente el tiempo de espera, sino que nuestros modelos pueden responder las muchas preguntas que nos preocupan”.

Octo-Tiger está actualmente optimizado para simular una fusión de estrellas bien resuelta que puede aproximarse mediante estructuras barotrópicas, como las enanas blancas o las estrellas de la secuencia principal. El solucionador gravitacional mantiene el momento angular de precisión del instrumento, gracias al algoritmo de corrección. Este código utiliza el paralelismo HPX, lo que permite la superposición de negocios y comunicación y da como resultado excelentes propiedades de escala para resolver grandes problemas en períodos de tiempo más cortos.

“Este documento demuestra cómo un sistema de tiempo de ejecución asíncrono basado en tareas puede usarse como una alternativa viable a una interfaz de paso de mensajes para respaldar un problema astrofísico importante”, dijo Diehl.

La investigación identifica áreas de desarrollo actuales y planificadas destinadas a abordar una serie de fenómenos físicos asociados con observaciones transitorias.

“Si bien nuestro interés de investigación particular se centra en las fusiones estelares y sus consecuencias, hay una variedad de problemas en astrofísica computacional que Octo-Tiger puede abordar a través de su infraestructura central de fluidos autogravitacionales”, dijo Motl.

La animación fue preparada por Shiber, quien dijo: “Octo-Tiger muestra un gran desempeño en resolución de resolución y escala en decenas de miles de núcleos. Estos resultados demuestran que Octo-Tiger es un modelo ideal”. La cuchilla Para modelar la transferencia de masa en sistemas binarios y simular fusiones estelares.

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más información:
Dominic C Marcello et al, Octo-Tiger: Nuevo código hidrodinámico 3D para fusiones estelares usando colimación HPX, Avisos mensuales de la Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093 / mnras / stab937

La frase: Un ícono de astrofísica de avance rápido que representa colisiones estelares (2021, 24 de abril) Recuperado el 24 de abril de 2021 de https://phys.org/news/2021-04-breakthrough-astrophysics-code-rapidly-stellar.html

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