
Simulointi näyttää universumin alueiden kehityksen, joissa on valtavia galaksijoukkoja, joiden lämpötilat saavuttavat useita miljoonia Kelviniä.
Luotto: Argonne National Laboratory, Yhdysvaltain energiaministeriö
Luotto: Argonne National Laboratory, Yhdysvaltain energiaministeriö
Frontierin avulla, joka sijaitsee Oak Ridge National Laboratoryssä, tiimi teki ennätyksen simuloimalla kaasujen, tähtien ja galaksien kehitystä miljardien vuosien aikana. Tämä saavutus yhdistää kaksi keskeistä fysiikan osa-aluetta: tavanomaisen aineen ja pimeän aineen, joiden gravitaatiovuorovaikutus on laskettu mittakaavassa, jota ei ole aiemmin saavutettu. Tulokset mahdollistavat näiden mallien suoran vertailun suurten teleskooppien, kuten Rubin Observatorion, havaintoihin.
Salman Habib, projektin johtaja ja Argonnen laskennallisten tieteiden johtaja, toteaa, että nämä kosmologiset simulaatiot vaativat "täydellisen cocktailin" fysikaalisista vaikutuksista mallintamista. Tämä sisältää gravitaation, kuumien kaasujen dynamiikan ja monimutkaisten rakenteiden, kuten mustien aukkojen, muodostumisen. Vielä äskettäin tällaiset simulaatiot olivat saavuttamattomia perinteisten laskentatehojen rajoitusten vuoksi.
Tämän mahdollistamiseksi käytetty koodi, HACC (Hybrid Accelerated Cosmology Code), on optimoitu perusteellisesti. Alun perin edellisten sukupolvien superkoneita varten suunniteltu koodi on muokattu ExaSky-projektin puitteissa hyödyntämään nykyaikaisten GPU:iden tehoa. Tuloksena on 300 kertaa nopeampi suorituskyky kuin aiemmissa Titanilla tehdyissä testeissä, joka oli aikaisempi superkoneiden ennätyshaltija.
Frontierin 9 000 laskentayksikön ja AMD Instinct MI250X -prosessorien ansiosta on voitu simuloida suuria astronomisia tilavuuksia, tarjoten äärimmäisen yksityiskohtaisen näkemyksen kosmisesta kehityksestä. Nämä simulaatiot eivät rajoitu vain kokoon, vaan sisältävät myös kriittisiä fysikaalisia yksityiskohtia, kuten baryonien käyttäytymisen ja supermassiivisten mustien aukkojen vaikutuksen.
Bronson Messer, Oak Ridge Leadership Computing Facilityn tieteellinen johtaja, korostaa, että tämä edistysaskel on yhtä lailla tekninen saavutus kuin tieteellinen hyppy. Se tuo teoreettiset mallit lähemmäksi havaittua todellisuutta, avaten uusia näkökulmia observatorioiden tietojen analysoimiseksi.
Projekti on myös hyötynyt Lawrence Berkeleyn ja Argonnen laboratorioiden infrastruktuurista, joissa HACC:in alustavia versioita on testattu. Nämä työt merkitsevät suurta askelta kohti aikakautta, jolloin digitaalinen simulaatio universumista kilpailee todellisen universumin monimutkaisuuden kanssa.