Um ca³digo astrofisico inovador, denominado Octo-Tiger, simula a evolução de sistemas autogravitantes e rotativos de geometria arbitra¡ria usando refinamento de malha adapta¡vel e um novo manãtodo para paralelizar o ca³digo para atingir velocidades superiores.

Este novo ca³digo para modelar colisaµes estelares émais expedito do que o ca³digo estabelecido usado para simulações numanãricas . A pesquisa veio de uma colaboração única entre cientistas da computação experimental e astrofisicos do Departamento de Fa­sica e Astronomia da Louisiana State University, do LSU Center for Computation & Technology, da Indiana University Kokomo e da Macquarie University, Austra¡lia, culminando em mais de um ano de testes de referaªncia e simulações cienta­ficas, apoiadas por várias doações da NSF, incluindo uma projetada especificamente para quebrar a barreira entre a ciência da computação e a astrofa­sica.

"Graças a um esfora§o significativo nesta colaboração, agora temos uma estrutura computacional confia¡vel para simular fusaµes estelares", disse Patrick Motl, professor de física da Indiana University Kokomo. "Ao reduzir substancialmente o tempo computacional para completar uma simulação, podemos comea§ar a fazer novas perguntas que não poderiam ser respondidas quando uma simulação de fusão única era preciosa e demorada. Podemos explorar mais espaço de parametros, examinar uma simulação em alta­ssima resolução espacial ou para tempos mais longos após uma fusão, e podemos estender as simulações para incluir modelos fa­sicos mais completos, incorporando transferaªncia radiativa, por exemplo. "

Recentemente publicado em Avisos Mensais da Royal Astronomical Society, "Octo-Tiger: Um novo ca³digo hidrodina¢mico 3D para fusaµes estelares que usa paralelização HPX", investiga o desempenho e a precisão do ca³digo por meio de testes de benchmark. Os autores, Dominic C. Marcello, pesquisador de pa³s-doutorado; Sagiv Shiber, pesquisador de pa³s-doutorado; Juhan Frank, professor; Geoffrey C. Clayton, professor; Patrick Diehl, cientista pesquisador; e Hartmut Kaiser, cientista pesquisador, todos da Louisiana State University - junto com os colaboradores Orsola De Marco, professor da Macquarie University e Patrick M. Motl, professor da Indiana University Kokomo - compararam seus resultados com soluções anala­ticas, quando conhecidas e outras baseadas em grade ca³digos, como o popular FLASH. Além disso,

"Um teste no supercomputador mais rápido da Austra¡lia, Gadi (# 25 na lista dos 500 melhores do mundo), mostrou que o Octo-Tiger, rodando em uma contagem de mais de 80.000, exibe excelente desempenho para grandes modelos de estrelas em fusão", disse De Marco. "Com a Octo-Tiger, não podemos apenas reduzir drasticamente o tempo de espera, mas nossos modelos podem responder a muito mais perguntas que gostara­amos de fazer."

Octo-Tiger estãoatualmente otimizado para simular a fusão de estrelas bem resolvidas que podem ser aproximadas por estruturas barotra³picas, como ana£s brancas ou estrelas da sequaªncia principal. O solucionador de gravidade conserva o momento angular para a precisão da ma¡quina, graças a um algoritmo de correção. Este ca³digo 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 assa­ncrono baseado em tarefas pode ser usado como uma alternativa prática a  interface de passagem de mensagens para suportar um problema astrofisico importante", disse Diehl.

A pesquisa delineia as áreas de desenvolvimento atuais e planejadas destinadas a lidar com uma sanãrie de fena´menos fa­sicos ligados a observações de transientes.

"Embora nosso interesse particular de pesquisa seja em fusaµes estelares e suas consequaªncias, háuma variedade de problemas na astrofa­sica computacional que a Octo-Tiger pode resolver com sua infraestrutura ba¡sica para fluidos autogravitantes", disse Motl.

A animação foi preparada por Shiber, que afirma: "O Octo-Tiger mostra um desempenho nota¡vel tanto na precisão das soluções quanto no dimensionamento para dezenas de milhares de núcleos. Esses resultados demonstram o Octo-Tiger como um ca³digo ideal para modelar a transferaªncia de massa em bina¡rio sistemas e na simulação de fusaµes estelares. "