Der Advanced Astrophysics Code ist ein schnelles Modell für Sternkollisionen

Der Advanced Astrophysics Code ist ein schnelles Modell für Sternkollisionen

Ein innovatives Astrophysik-Symbol namens Octo-Tiger simuliert die Entwicklung autonomer Gravitations- und Rotationssysteme beliebiger Geometrie mithilfe einer adaptiven Netzoptimierung und einer neuen Methode zum Ausbalancieren der Klinge, um ultraschnelle Geschwindigkeiten zu erreichen.


Dieser neue Code zur Modellierung von Sternenkollisionen ist schneller als der verwendete spezifische Code Numerische Simulation. Die Forschung entstand aus einer einzigartigen Zusammenarbeit zwischen experimentellen Informatikern und Astrophysikern am Institut für Physik und Astronomie der Louisiana State University, dem LSU-Zentrum für Berechnung und Technologie, der Indiana Kokomo University und der Macquarie University in Australien und gipfelte in mehr als einem Jahr standardisierter Forschung Tests und wissenschaftliche Simulationen, die durch mehrere NSF-Zuschüsse unterstützt werden, darunter eines, das speziell entwickelt wurde, um die Barriere zwischen Informatik und Astrophysik zu durchbrechen.

“Dank der großen Anstrengungen durch diese Zusammenarbeit verfügen wir jetzt über ein zuverlässiges algorithmisches Framework zur Simulation von Sternfusionen”, sagte Patrick Motell, Professor für Physik an der Indiana University Kokomo. Durch drastische Reduzierung Rechenzeit Um die Simulation abzuschließen, können wir neue Fragen stellen, die nicht beantwortet werden konnten, wenn einzelne Fusionssimulationen kostbar und zeitaufwändig waren. Wir können mehr Parameterraum untersuchen, Simulationen mit sehr hoher räumlicher Auflösung oder für längere Zeiträume nach der Konsolidierung untersuchen und Simulationen auf vollständigere physikalische Modelle ausweiten, indem wir beispielsweise Strahlungstransport einbeziehen. “”

Dieser Film zeigt eine Octo-Tiger-Simulation von zwei weißen Zwergsternen im Orbit umeinander. Wir betrachten die beiden Sterne, wenn sie miteinander verschmelzen. Die Farbe gibt an, wie dicht ein Gas in der Umlaufbahn oder in der Mittelebene ist, wobei Braun bedeutet, dass Gas dichter und Blau weniger dicht ist. Pfeile zeigen die Gasgeschwindigkeit an. Die roten Pfeile entsprechen Geschwindigkeiten von bis zu 1.000 km / s und die blauen Pfeile entsprechen Geschwindigkeiten von nur 1 km / s. Die Zeit in Sekunden wird in der oberen linken Ecke angezeigt. Das Binärsystem führt zunächst alle zwei Minuten eine Umlaufbahn durch, und die gesamte Simulationszeit beträgt weniger als zwei Stunden. Dies entspricht den letzten Stunden im Leben dieser Binärdatei vor dem Zusammenführen. Bildnachweis: Sagiv Shiber, LSU

Es wurde kürzlich in veröffentlicht Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society“Octo-Tiger: Neuer hydrodynamischer 3D-Code für Sternfusionen mithilfe der HPX-Parallelisierung” untersucht die Leistung und Genauigkeit des Codes anhand eines Benchmark-Tests. Die Autoren, Dominic C. Marcelo, Postdoktorand. Sagiv Scheiber, Postdoktorand Johan Frank, Professor; Geoffrey C. Clayton, Professor; Patrick Dell, wissenschaftlicher Mitarbeiter; Und Hartmut Kaiser, ein Wissenschaftler, alle an der Louisiana State University – zusammen mit den Mitarbeitern Ursula De Marco, Professorin an der Macquarie University und Patrick M. Ikonen wie der berühmte FLASH. Darüber hinaus berechneten sie die Wechselwirkung zweier weißer Zwerge vom frühen Stoffübergang bis zum Einbau und verglichen die Ergebnisse mit früheren Simulationen ähnlicher Systeme.

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“Ein Test auf Australiens schnellstem Supercomputer, Jade (Platz 25 in der Top 500-Liste der Welt), hat gezeigt, dass Octo-Tiger, der mit mehr als 80.000 Kernen arbeitet, eine hervorragende Leistung für große Modelle von verschmolzenen Sternen aufweist”, sagte de Marco. “Mit Octo-Tiger können wir nicht nur die Wartezeit drastisch reduzieren, sondern unsere Modelle können auch die vielen Fragen beantworten, die uns wichtig sind.”

Octo-Tiger ist derzeit optimiert, um eine gut aufgelöste Sternfusion zu simulieren, die durch barotrope Strukturen wie weiße Zwerge oder Hauptreihensterne angenähert werden kann. Der Gravitationslöser behält dank des Korrekturalgorithmus den Drehimpuls der Präzision des Instruments bei. Dieser Code verwendet HPX-Parallelität, wodurch sich Geschäfts- und Kommunikationsüberschneidungen ermöglichen und hervorragende Skalierungseigenschaften erzielt werden, um große Probleme in kürzeren Zeiträumen zu lösen.

“Dieses Dokument zeigt, wie ein aufgabenbasiertes asynchrones Laufzeitsystem als praktikable Alternative zu einer Schnittstelle zur Nachrichtenübermittlung verwendet werden kann, um ein wichtiges astrophysikalisches Problem zu unterstützen”, sagte Diehl.

Die Forschung identifiziert aktuelle und geplante Entwicklungsbereiche, die darauf abzielen, eine Reihe physikalischer Phänomene anzugehen, die mit vorübergehenden Beobachtungen verbunden sind.

“Während sich unser besonderes Forschungsinteresse auf Sternfusionen und deren Folgen konzentriert, gibt es eine Reihe von Problemen in der rechnergestützten Astrophysik, die Octo-Tiger über seine Kerninfrastruktur für selbstgravitative Flüssigkeiten lösen kann”, sagte Motl.

Die Animation wurde von Shiber erstellt, der sagte: „Octo-Tiger zeigt eine hervorragende Leistung bei der Auflösung der Auflösung und bei der Skalierung in Zehntausenden von Kernen. Diese Ergebnisse zeigen, dass Octo-Tiger ein ideales Modell ist. Die Klinge Zur Modellierung des Stofftransfers in binären Systemen und zur Simulation von Sternfusionen.

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Mehr Informationen:
Dominic C. Marcello et al., Octo-Tiger: Neuer hydrodynamischer 3D-Code für Sternfusionen unter Verwendung von HPX-Kollimation, Monatliche Mitteilungen der Royal Astronomical Society (2021). DOI: 10.1093 / mnras / stab937

das Zitat: Ein Symbol für einen schnellen Durchbruch in der Astrophysik, das Sternkollisionen darstellt (2021, 24. April) Abgerufen am 24. April 2021 von https://phys.org/news/2021-04-breakthrough-astrophysics-code-rapidly-stellar.html

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