Um código astrofísico inovador, chamado Octo-Tiger, simula a evolução de sistemas autogravitantes e rotativos de geometria arbitrária usando refinamento de malha adaptável e um novo método para paralelizar o código para atingir velocidades superiores.
Este novo código para modelar colisões estelares é mais rápido do que o código estabelecido usado para simulações numéricas. A pesquisa veio de uma colaboração única entre cientistas da computação experimental e astrofísicos do Departamento de Física e Astronomia da Louisiana State University, o LSU Center for Computation &Technology, Indiana University Kokomo e Macquarie University, Austrália, culminando em mais de um ano de testes de referência e simulações científicas, apoiado por várias concessões NSF, incluindo um projetado especificamente para quebrar a barreira entre ciência da computação e astrofísica.
"Graças a um esforço significativo em toda esta colaboração, agora temos uma estrutura computacional confiável para simular fusões estelares, "disse Patrick Motl, professor de física na Indiana University Kokomo. "Ao reduzir substancialmente o tempo computacional para completar uma simulação, podemos começar a fazer novas perguntas que não poderiam ser respondidas quando uma simulação de fusão única era preciosa e consumia muito tempo. Podemos explorar mais espaço de parâmetros, examine uma simulação em resolução espacial muito alta ou por mais tempo após uma fusão, e podemos estender as simulações para incluir modelos físicos mais completos, incorporando a transferência radiativa, por exemplo."
Publicado recentemente em Avisos mensais da Royal Astronomical Society , "Octo-Tiger:um novo, Código 3D hidrodinâmico para fusões estelares que usam paralelização HPX, "investiga o desempenho e a precisão do código por meio de testes de benchmark. Os autores, Dominic C. Marcello, pesquisador pós-doutorado; Sagiv Shiber, pesquisador pós-doutorado; Juhan Frank, professor; Geoffrey C. Clayton, professor; Patrick Diehl, pesquisa científica; e Hartmut Kaiser, pesquisa científica, todos na Louisiana State University - junto com os colaboradores Orsola De Marco, professor da Macquarie University e Patrick M. Motl, professor da Indiana University Kokomo - comparou seus resultados com soluções analíticas, quando conhecido e outros códigos baseados em grade, como o popular FLASH. Além disso, eles calcularam a interação entre duas anãs brancas desde a transferência de massa inicial até a fusão e compararam os resultados com simulações anteriores de sistemas semelhantes.
"Um teste no supercomputador mais rápido da Austrália, Gadi (# 25 na lista dos 500 melhores do mundo), mostrou que Octo-Tiger, rodando em uma contagem principal acima de 80, 000, exibe excelente desempenho para grandes modelos de estrelas em fusão, "De Marco disse." Com Octo-Tiger, não podemos apenas reduzir o tempo de espera drasticamente, mas nossos modelos podem responder a muito mais perguntas que gostaríamos de fazer. "
Octo-Tiger está atualmente otimizado para simular a fusão de estrelas bem resolvidas que podem ser aproximadas por estruturas barotrópicas, como anãs brancas ou estrelas da sequência principal. O solucionador de gravidade conserva o momento angular para a precisão da máquina, graças a um algoritmo de correção. Este código usa paralelização HPX, permitindo a sobreposição de trabalho e comunicação e levando a excelentes propriedades de dimensionamento para resolver grandes problemas em intervalos de tempo mais curtos.
"Este artigo demonstra como um sistema de tempo de execução assíncrono baseado em tarefas pode ser usado como uma alternativa prática à Interface de passagem de mensagens para dar suporte a um problema astrofísico importante, "Diehl disse.
A pesquisa descreve as áreas de desenvolvimento atuais e planejadas destinadas a lidar com uma série de fenômenos físicos ligados a observações de transientes.
"Embora nosso interesse particular de pesquisa seja em fusões estelares e suas consequências, há uma variedade de problemas na astrofísica computacional que a Octo-Tiger pode resolver com sua infraestrutura básica para fluidos autogravitantes, "Disse Motl.
A animação foi preparada por Shiber, quem diz:"O Octo-Tiger mostra um desempenho notável tanto na precisão das soluções quanto no dimensionamento para dezenas de milhares de núcleos. Esses resultados demonstram o Octo-Tiger como um código ideal para modelar transferência de massa em sistemas binários e simular fusões estelares. "
