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”.
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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