A maior simulação de turbulência astrofísica

Foi realizada a maior simulação magneto-hidrodinâmica de turbulência astrofísica, que além de revelar uma resolução sem precedentes, mostra como as explosões de supernovas desempenham um papel importante no transporte de elementos pelo Universo, moldando galáxias e influenciando a formação de novas estrelas.

Créditos de imagem: NASA

Uma equipa de investigadores e especialistas em visualização, liderada pelo professor Christoph Federrath, da Australian National University (ANU), realizou no supercomputador SuperMUC-NG  do Leibniz Supercomputing Centre (LRZ) na Alemanha, a maior simulação magneto-hidrodinâmica de turbulência astrofísica já realizada até aos dias de hoje, conforme notícia do Sciencenode.

A equipa transformou cálculos massivos em visualizações impressionantes, conseguindo atingir na simulação produzida uma resolução de mais de 10.000 grids por cada dimensão espacial, para um total de mais de 1.000 biliões de elementos de resolução, o que exigiu mais de 23 terabytes de espaço de disco e utilizou quase todos os 6.336 nós do SuperMUC-NG. Tudo isto foi necessário para capturar a escala de transição entre a turbulência supersônica (ou auto-sustentável por meio de colisões) e a subsônica (de decaimento mais rápido).

Para além de revelarem características de turbulência com uma resolução sem precedentes, estas visualizações demonstram de forma brilhante os mecanismos de stretching-and-folding através dos quais, processos astrofísicos como explosões de supernovas, impulsionam a turbulência e amplificam o campo magnético no gás interestelar, e como as primeiras estruturas, as sementes de estrelas recém-nascidas, são moldadas por este processo.

“O desafio geral das simulações astrofísicas é que todas são problemas a múltipla escala”, comentou o Dr. Salvatore Cielo, investigador da LRZ e líder da área de visualização. Para entender a formação estelar, precisamos simular objetos frequentemente tão grandes quanto as galáxias, mas numa ordem de magnitude de resolução muito mais elevada.”

Salvatore Cielo diz ainda que “a turbulência é especialmente exigente para simular, pois tende a não ser localizada, mas sim a preencher volumes, não existindo simetria ou construção geométrica da qual o físico possa tirar proveito.”

Aparentemente e à vista desarmada, o espaço entre os sistemas estelares, como o nosso próprio sistema solar, parece ser uma extensão vasta e sem características, mas esse espaço é na realidade preenchido pelo meio interestelar –  MI – que é um ambiente gasoso e que desempenha um papel importante no transporte de elementos pelo Universo, moldando galáxias e influenciando a formação de novas estrelas.

Grande parte da energia que atravessa o MI foi expelida de violentas supernovas e de ventos estelares, levando a movimentos caóticos e turbulentos. A turbulência é um dos últimos grandes problemas não resolvidos da física e compreender estes movimentos a uma escala tão massiva requer recursos computacionais de alto desempenho – HPC (High-Performance Computing).

A Supercomputação tem na última década desempenhado um papel fundamental e indispensável na astrofísica, entre inúmeras outras áreas de investigação, permitindo obter simulações cada vez maiores e mais detalhadas sobre o nascimento das estrelas, de como estas morrem e de como explosões massivas de supernovas vão espalhando elementos pelo vasto Universo, aproximando-nos, em última análise, de uma maior compreensão de como a Terra passou a ser aquela que hoje conhecemos.

Para mais informações consulte aqui.

Quer explorar a Supercomputação na sua organização?

Nome*
Email*
 

Telefone*
Descrição*

* Campos obrigatórios