Incluso después de la medición directa de sus ondas gravitacionales, todavía hay misterios que rodean los agujeros negros. ¿Qué sucede cuando dos agujeros negros se fusionan o cuando las estrellas chocan con un agujero negro? Esto ha sido simulado por investigadores de la Universidad Goethe de Frankfurt y elEl Instituto de Estudios Avanzados de Frankfurt FIAS utiliza un método numérico novedoso. El código de simulación "ExaHyPE" está diseñado de tal manera que podrá calcular ondas gravitacionales en la generación futura de supercomputadoras "exascale".
El desafío en la simulación de agujeros negros radica en la necesidad de resolver el complejo sistema de ecuaciones de Einstein. Esto solo puede hacerse numéricamente y explotar el poder de las supercomputadoras paralelas. La precisión y la rapidez con que se puede aproximar una solución depende del algoritmo utilizadoEn este caso, el equipo dirigido por el profesor Luciano Rezzolla del Instituto de Física Teórica de la Universidad de Goethe y el FIAS logró un hito. A largo plazo, este trabajo teórico podría ampliar las posibilidades experimentales para detectar ondas gravitacionales de otros cuerpos astronómicos.además de agujeros negros.
El novedoso método numérico, que emplea las ideas del físico ruso Galerkin, permite el cálculo de ondas gravitacionales en supercomputadoras con muy alta precisión y velocidad ". Alcanzar este resultado, que ha sido el objetivo de muchos grupos en todo el mundo durante muchos años,no fue fácil ", dice el profesor Rezzolla." Aunque lo que logramos es solo un pequeño paso hacia el modelado de agujeros negros realistas, esperamos que nuestro enfoque se convierta en el paradigma de todos los cálculos futuros ".
Computadoras Exascale - ¿tan rápido como el cerebro humano?
El equipo de Rezollas es parte de una colaboración en toda Europa con el objetivo de desarrollar un código de simulación numérica para ondas gravitacionales, "ExaHyPE", que pueda explotar el poder de las supercomputadoras "exascale". Aunque todavía no se han construido, los científicosel mundo ya está estudiando cómo utilizar máquinas exascale. Estas supercomputadoras representan la evolución futura de las supercomputadoras "petascale" de hoy en día, y se espera que puedan realizar tantas operaciones aritméticas por segundo como insectos en la Tierra.número con 18 ceros y se supone que tales supercomputadoras serán comparables a la capacidad del cerebro humano.
Mientras esperan que se construyan las primeras computadoras "exascale", los científicos de ExaHyPE ya están probando su software en los centros de supercomputación más grandes disponibles en Alemania. Las más grandes son las del centro de supercomputación LRZ de Leibniz en Munich ycentro de computación de alto rendimiento HLRS en Stuttgart. Estas computadoras ya están construidas con más de 100,000 procesadores y pronto serán mucho más grandes.
Simulando tsunamis y terremotos
Debido a las analogías en las ecuaciones subyacentes, los nuevos algoritmos matemáticos permiten la investigación de tsunamis y terremotos, además de objetos astrofísicos compactos como agujeros negros y estrellas de neutrones. Desarrollo de nuevos algoritmos informáticos, que podrán describir matemáticamente sólidos, líquidos y gases dentro de las teorías del electromagnetismo y la gravitación, es el objetivo del proyecto de investigación financiado por la Comisión Europea a través del Programa de Investigación e Innovación Horizon 2020 de la Unión Europea. Los científicos con sede en Frankfurt trabajan en estrecha colaboración con colegas de Munich Alemania, Trento Italia y Durham Gran Bretaña.
"El aspecto más emocionante del proyecto ExaHyPE es la combinación única de física teórica, matemática aplicada y ciencias de la computación", dice el profesor Michael Dumbser, líder del equipo de Matemática Aplicada en Trento. "Solo la combinación de estas tres disciplinas diferentes permitenosotros para explotar el potencial de las supercomputadoras para comprender la complejidad del universo "
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Materiales proporcionado por Universidad Goethe de Frankfurt . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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