sábado, 5 de julio de 2014

LA ASTROFÍSICA INCREMENTADA MEDIANTE SIMULACIONES 3 D


Para los que están fuera del ámbito  Cientifico de HPC cuestionan por qué es necesario la existencia de las supercomputadoras sean cada vez más potentes, solo tienen que mirar los avances increíbles desde que la  edad de la petaescala ha facilitado las investigaciones, como lo ha sido últimamente la Investigación Astrofísica de Caltech. Debido a los diverosos sistemas de clases de liderazgo, como la Estampida y Blue Waters y su personal de apoyo con experiencia, los investigadores de Caltech fueron capaces de realizar simulaciones mediante modelos en 3D de las explosiones de supernovas.
Los científicos están estudiando un fenómeno un tanto raro, llamado colapso extremo del núcleo de las supernovas. Si bien estos eventos representan sólo el uno por ciento de toda la supernova observada, son "extremos"  debido a la cantidad de energía que es emitida hacia el espacio.
Hasta hace poco, las simulaciones en este campo fueron relegados principalmente a dos dimensiones (2D), y debido a las limitaciones de os códigos computacionales no se podía incorporar en forma relevante a  toda la física; por ejemplo, fueron excluidos deliberadamente los efectos relativistas generales. 
Este estudio actual marca por primera vez que los científicos están ejecutando plenamente simulaciones tridimensionales (3D) de la relatividad general.
Debido a la mayor realismo, el equipo de investigación, dirigido por Philipp Mosta, investigador postdoctoral en el Caltech, y Christian D. Ott, profesor de astrofísica en Caltech, han descubierto de que las teorías previamente mantenidas acerca de cómo funcionan estas explosiones, podrían no ser exactas.
El corazón del nuevo hallazgo es que la explosión es un proceso muy dinámico. "Lo que hemos demostrado es que los chorros que parecen estables en 2D son realmente inestables en 3D", explicó Mosta en un artículo  de Liz Murray en la página web XSEDE. "Ellos tuercen, giran y se vuelven inestables debido a un fenómeno que se llama la inestable torcedura magnetohidrodinámica. Esta inestabilidad del propio campo magnético es la misma que también se ve en los reactores de fusión que utilizan campos magnéticos para confinar el plasma”.
La Supercomputación ha sido fundamental para el proyecto desde que comenzó en 2013 con un extrema Ciencia Ingeniería Descubrimiento Entornos (XSEDE) de asignación en la supercomputadora Estampida, instalada en el Centro de Computación Avanzada de Texas (TACC) de la Universidad de Texas en Austin.
El trabajo inicial se centró en la optimización del código, el cual modificaba el código para aprovechar las arquitecturas de computación modernos. Este paso crucial permitió al equipo ejecutar simulaciones de mayor tamaño sin necesidad de utilizar sus horas de CPU alloted demasiado rápido.
"Hemos sido capaces de realizar las primeras simulaciones totalmente generales 3D relativistas sin simetrías y la diferencia en comparación con 2D fue drástica", dijo Ott."Ahora sabemos que si queremos predecir lo que la firma de estos explosiones de supernovas extremas podría ser similar, tenemos que hacerlo en 3D."
Después de realizar la magnetohidrodinámica-relativista general o GRMHD mediante simulaciones en Stampede, ek equipo realmente chocó contra un  muro  al intentar, computacionalmente reproducir la onda de choque que se extiende hacia fuera, partiendo desde el núcleo de una estrella masiva, al colapsar esta en una estrella proto-neutrónica. Para simular esta parte del proceso en 3D, se trasladaron a la supercomputadora Blue Waters, un recurso más amplio dirigido por el Centro Nacional para Aplicaciones de Supercomputación (NCSA) de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
En este breve vídeo que sigue, se muestra la evolución temporal de la onda de choque. La simulación 2D se representa a la izquierda, mientras que a la derecha se muestra la simulación 3D.
Los científicos atribuyen a estos dos superordenadores su incursión en la simulación 3D. Después de refinar aún más su código y ejecución de simulaciones adicionales, su objetivo es crear modelos cinéticos completos en 3D de estas explosiones de supernovas extremas. El proyecto consiste en la conexión de las simulaciones con las observaciones reales recogidas por uno de los telescopios satelitales de la NASA.
Aparte de ser un valioso avance para la comprensión humana de supernovas, la aparición de simulación 3D  tiene mayores implicaciones de acuerdo a Mosta, quién afirma:"Probablemente será indicar a los demás grupos que, hasta el momento, se han centrado en la realización de simulaciones con simetrías impuestas, que van a tener que pasar a pleno simulaciones 3D, así, que en última instancia, fortalecer nuestra comunidad".
Fuente: HPC Wire 03.julio.2014

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