Le nouveau supercalculateur « Minerva » de la division « Astrophysical and Cosmological Relativity » de l'Institut Max Planck de physique gravitationnelle (Institut Albert Einstein) à Potsdam-Golm. Crédit :A. Okulla/Institut Max Planck de physique gravitationnelle
Le nouveau supercalculateur "Minerva" a été mis en service au Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, IAE). Avec 9, 504 cœurs de calcul, Mémoire de 38 téraoctets et performances de pointe de 302,4 téraflops/s, il est plus de six fois plus puissant que son prédécesseur. Les scientifiques du département "Relativité astrophysique et cosmologique" peuvent désormais calculer nettement plus de formes d'ondes gravitationnelles et effectuer également des simulations plus complexes.
Par dessus tout, le nouveau cluster d'ordinateurs - du nom de la déesse romaine de la sagesse - est utilisé pour le calcul des formes d'ondes gravitationnelles. Ces ondulations dans l'espace-temps – mesurées pour la première fois directement en septembre 2015 – proviennent de la fusion d'objets massifs tels que les trous noirs et les étoiles à neutrons. Pour obtenir les formes exactes des ondes gravitationnelles émises, il faut résoudre numériquement le complexe d'Einstein, équations de champ non linéaires sur des superordinateurs comme Minerva. L'AEI est à l'avant-garde de ce domaine depuis de nombreuses années et ses chercheurs ont apporté d'importantes contributions aux outils logiciels du métier.
Traquer les faibles signaux dans le bruit de fond des détecteurs et déduire des informations sur les propriétés astrophysiques et cosmologiques de leurs sources nécessite de calculer les fusions de nombreux systèmes binaires différents tels que des trous noirs binaires ou des paires d'une étoile à neutrons et d'un trou noir, avec différentes combinaisons de rapports de masse et de spins individuels.
« De tels calculs nécessitent beaucoup de puissance de calcul et prennent beaucoup de temps. La simulation de la première onde gravitationnelle mesurée par LIGO a duré trois semaines – sur notre précédent supercalculateur Datura, ", déclare la directrice de l'AEI, le professeur Alessandra Buonanno. "Minerva est nettement plus rapide et nous pouvons donc désormais réagir encore plus rapidement aux nouvelles détections et calculer plus de signaux."
Simulation numérique de l'événement d'ondes gravitationnelles GW151226 associé à une coalescence binaire de trous noirs. La force de l'onde gravitationnelle est indiquée par l'altitude ainsi que la couleur, avec le cyan indiquant les champs faibles et l'orange indiquant les champs forts. La taille des trous noirs ainsi que la distance entre les deux objets est multipliée par deux pour améliorer la visibilité. Les couleurs sur les trous noirs représentent leur déformation locale due à leur rotation intrinsèque (spin) et aux marées. Crédit :Simulation numérique-relativiste :S. Ossokine, A. Buonanno (Max Planck Institute for Gravitational Physics) et le projet Simulating eXtreme Spacetime; visualisation scientifique :T. Dietrich, R. Haas (Institut Max Planck de physique gravitationnelle)
Prêt pour le deuxième essai scientifique des détecteurs d'ondes gravitationnelles
Les détecteurs d'ondes gravitationnelles Advanced LIGO aux États-Unis (aLIGO) et GEO600 à Ruthe près de Hanovre ont commencé leur deuxième période d'observation ("O2") le 30 novembre 2016. aLIGO est désormais plus sensible que jamais :les détecteurs seront capables de détecter des signaux d'environ 20% plus loin par rapport à O1, ce qui augmente le taux d'événements de plus de 70%.
Les chercheurs de la division Astrophysical and Cosmological Relativity de l'AEI ont amélioré les capacités des détecteurs aLIGO à observer et à estimer les paramètres des sources d'ondes gravitationnelles en amont de l'O2. Pour la recherche de fusions de trous noirs binaires, ils ont affiné leurs modèles de formes d'onde en utilisant une synergie entre les solutions numériques et analytiques des équations de la relativité générale d'Einstein. Ils ont calibré des solutions analytiques approximatives (qui peuvent être calculées presque instantanément) avec des solutions numériques précises (qui prennent très longtemps même sur des ordinateurs puissants).
Cela permet aux chercheurs de l'AEI d'utiliser plus efficacement la puissance de calcul disponible et de rechercher plus rapidement et de découvrir plus de signaux potentiels provenant de la fusion des trous noirs dans O2, et de déterminer la nature de leurs sources. Les chercheurs de l'AEI ont également préparé des simulations de fusion de binaires d'étoiles à neutrons et d'étoiles à bosons. Ceux-ci peuvent être observés simultanément dans les rayonnements électromagnétiques et gravitationnels, et peut fournir de nouveaux tests précis de la théorie de la relativité générale d'Einstein.
