High Performance Computing (HPC) in Vlaanderen - Koninklijke ...

Bijlage 3f: Astrofysica en KosmologieProf. Christoffel WaelkensBelangrijkste Research Richtingen– Structuur, evolutie en dynamica van sterrenstelsels.– Modelleren van astrofysische plasma’s.– Structuur, evolutie en samenstelling van sterren.Niveau verwachte HPC-infrastructuura) Reeds ondernomen HPC-gerichte toepassingen.Bijdragen van M. Baes, S. De Rijcke (UGent);C. Aerts, L. Decin, R. Keppens, S. Poedts (KULeuven)• Monte Carlo stralingsoverdracht simulaties van sterrenstelsels, circumstellairestofschijven en actieve kernen van melkwegstelsels. Met een eigen cluster van15 processoren met telkens 2 GB RAM geheugen.• Kosmologische simulaties van de vorming van dwergmelkwegstelsels en ab initioberekeningen van hun observationele eigenschappen. Met een eigen cluster van16 processoren met telkens 2 GB RAM geheugen.• Berekeningen van 2D, 2,5D en 3D magnetohydrodynamische codes ontwikkeld insamenwerking met het von-Karman-Instituut en het FOM (NL), zowel in eenparallelle versie als in een versie met adaptieve roosterverfijning. De berekeningenvereisen typisch enkele dagen op de 48 CPUs of met de 8-way node van deKULeuven HPC-cluster.• Modelleren van tijdreeksen van data van pulserende sterren. Automatischeclassificatie van veranderlijke sterren uit steekproeven van tijdsreeksen.• Stralingstransfert codes voor uitgebreide steratmosferen.b) Plannen voor de komende 5 jaren voor HPC-gebruik.• Monte Carlo stralingsoverdrachtssimulaties van sterrenstelsels, circumstellairestofschijven en actieve kernen van melkwegstelsels, in volledig vrije 3Dconfiguraties, met afwijkingen van thermisch evenwicht. Koppeling vanstralingstransfert en hydrodynamische simulaties. Vereist een geheugen van deorde van 100GB en grotere kloksnelheid.• Kosmologische simulaties van de vorming van dwergmelkwegstelsels en ab initioberekeningen van hun observationele eigenschappen uitbreiden door deprogramma’s te optimaliseren en de huidige cluster uit te breiden met de36 processoren van een andere onderzoeksgroep.• Ruimteweer toepassingen van de magneto-hydrodynamische simulaties van dezonnewind, met zijn instabiliteiten en de interactie met de magnetosfeer van deaarde. Maatschappelijk relevante voorspellingen vereisen een rekenkracht van100-200 Teraflops (i.e. bijna twee grootteordes boven hetgeen thans beschikbaaris).• Automatische classificatie van veranderlijke sterren uit steekproeven vantijdsreeksen voor de data van de satellieten CoRoT (2007, weken rekentijd op een50 Gflops cluster) en Gaia (2012, maanden rekentijd op een 250 Gflops cluster).• Modelleren van multispectrale (Herschel, APEX, ALMA) data van de massauitstromingenvan sterren in late evolutiestadia. Modelleren van de sterrenwindenvan sterren van grote massa. Uitbreiding van huidige capaciteit van 350 Gflops tot3,5 Teraflops is belangrijk om de incorporatie van fysische effecten en de griddichtheidte verfijnen.c) Baanbrekend onderzoek met HPC-infrastructuur van 100 Teraflops• Een dergelijke infrastructuur biedt de mogelijkheid van zelfconsistent modellerenvan de verdeling en samenstelling van het interstellair midden in sterrenstelsels.• Kosmologische simulaties met een deeltjesmassa die voldoende klein is, zodat – integenstelling met de Millenium Survey – ook relevante voorspellingen zoudenvolgen voor de kleinere sterrenstelsels, die in aantal dominant zijn in het heelal.54