INSPIRE: STAR: Scalable toolkit for Transformative Astrophysics Research

INSPIRE:STAR:用于变革性天体物理学研究的可扩展工具包

基本信息

  • 批准号:
    1240655
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 79.97万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    美国
  • 项目类别:
    Standard Grant
  • 财政年份:
    2012
  • 资助国家:
    美国
  • 起止时间:
    2012-09-01 至 2017-08-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

This INSPIRE award is partially funded by the Stellar Astronomy and Astrophysics Program in the Division of Astronomical Sciences in the Directorate for Mathematical and Physical Sciences, by the Software and Hardware Foundations Program and the Information Technology Program in the Division of Computing and Communication Foundations in the Directorate for Computer and Information Science and Engineering, and by the Experimental Program to Stimulate Competitive Research in the Office of Integrative Activities.This award will support a large-scale computational effort to model the disruption and merger of white dwarf stars. The major goal is to include significantly improved physical realism than in current models. White dwarf stars are the low-mass endpoints of stellar evolution for stars like the Sun. Many of these are found in close binary systems, and it is well known that such close binaries will merge on time scales of 1 to 10 billion years. White dwarf mergers have recently been proposed as an important additional production channel for Type Ia supernovae, which are the most important probes of the expansion of the universe. The merger process and subsequent explosion requires that a large number of physical processes all be modeled at once, including magnetohydrodynamics, nucleosynthesis, radiative transport, and rapidly-changing gravitational fields. These various processes have quite different natural length, time, and density scales, and the level of complexity required for highly realistic modeling of stellar mergers is not achievable in current codes.The project will require advances in computational techniques. One of the key goals is to improve performance of multi-physics simulations on massively parallel architectures, which is currently limited by problems of scale and overhead in data distribution and resource allocation. The effort will explore the various tradeoffs between overhead and parallelism, and will enable improved strategies in order to enable more efficient and more scalable computation for astrophysical and other problems.The project is expected to have a broad applicability of the project?s computational techniques beyond the direct problem of stellar mergers. A number of related problems in stellar astrophysics also require integrating the treatment of fluid dynamics, dynamic gravity, thermal and radiative transport, and nuclear energy generation. The group anticipates that the largest direct impact will come in the areas of supernova explosion modeling, the mergers of stars of various types, and stellar evolution when tidal effects and rotation are important.
INSPIRE奖的部分资金来自数学和物理科学局天文科学部的恒星天文学和天体物理学计划,计算机和信息科学与工程局计算和通信基础部的软件和硬件基础计划和信息技术计划,以及综合活动办公室刺激竞争研究的实验计划。该奖项将支持一项大规模的计算工作,以模拟白矮星的分裂和合并。主要目标是包含比当前模型显著改进的物理真实感。对于像太阳这样的恒星来说,白矮星是恒星演化的低质量终点。其中许多是在近双星系统中发现的,众所周知,这样的近双星将在10到100亿年的时间尺度上合并。白矮星合并最近被认为是Ia型超新星的一个重要的额外产生通道,Ia型超新星是宇宙膨胀最重要的探测器。合并过程和随后的爆炸需要同时模拟大量的物理过程,包括磁流体动力学、核合成、辐射输运和快速变化的引力场。这些不同的过程具有非常不同的自然长度、时间和密度尺度,在当前的代码中无法实现高度逼真的恒星合并建模所需的复杂程度。该项目将需要计算技术的进步。其中一个关键目标是提高大规模并行体系结构上多物理模拟的性能,目前大规模并行体系结构受到数据分发和资源分配的规模和开销问题的限制。这项工作将探索开销和并行性之间的各种权衡,并将使改进的策略,以使天体物理和其他问题的计算更有效和更具可扩展性。该项目预计将有广泛的适用性项目-S计算技术超越直接的恒星合并问题。恒星天体物理学中的一些相关问题也需要综合处理流体动力学、动态重力、热和辐射传输以及核能产生。该小组预计,最大的直接影响将出现在超新星爆炸建模、各种类型恒星的合并以及潮汐效应和自转非常重要的恒星演化领域。

项目成果

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  • 资助金额:
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知道了