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“八爪虎”:突破性的天体物理学代码快速模拟恒星的碰撞

天体物理 | 感谢投递 2021-07-15 545

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这项研究来自于实验计算机科学家和LSU物理与天文学系、LSU计算与技术中心、印第安纳大学科科莫分校和澳大利亚麦考瑞大学的天体物理学家之间的独特合作,最终在一年多的基准测试和科学模拟中达到了顶峰,并得到了美国国家科学基金会多项资助,包括一项专门用于打破计算机科学和天体物理学之间障碍的资助。

借此我们可以探索更多的参数空间,在非常高的空间分辨率下检查一个模型,或在合并后更长的时间内扩展模拟,以包括更完整的物理模型,例如,纳入辐射转移。"

 

 

颜色表示气体在轨道或中间平面上的密度,棕色表示最密集的气体,蓝色表示最不密集的。箭头表示气体的速度。红色箭头对应于1000公里/秒的高速度,蓝色箭头对应于1公里/秒的低速度。左上角的时间显示为秒。该双星最初每两分钟完成一个轨道,总的模拟时间不到两小时,代表了该双星在合并前生命中的最后几个小时。资料来源:Sagiv Shiber, LSU

最近发表在《皇家天文学会月刊》上的 “八爪虎”(Octo-Tiger):一个新的、使用HPX并行化的恒星合并的三维流体力学代码,通过基准测试研究了代码的性能和精度。将他们的结果与已知的分析解决方案以及其他基于网格的代码,如流行的FLASH进行了比较。此外,他们计算了两个白矮星之间从早期质量转移到合并的相互作用,并将结果与过去类似系统的模拟进行了比较。 "在澳大利亚最快的超级计算机Gadi(世界500强排名第25位)上进行的测试表明,Octo-Tiger在核心数超过8万的情况下运行,对于大型的恒星合并模型显示出卓越的性能," De Marco说。"有了Octo-Tiger,我们不仅可以大大减少等待时间,而且我们的模型可以回答更多我们关心的问题。"

Octo-Tiger目前被优化为模拟可由各向异性结构近似的分解良好的恒星的合并,如白矮星或主序星。由于采用了校正算法,重力求解器将角动量保存到机器精度。该代码使用HPX并行化,允许工作和通信的重叠,并带来出色的扩展特性,在更短的时间内解决大问题。该研究概述了当前和计划中的发展领域,旨在解决与瞬态现象观测有关的一些物理现象。


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