Il nuovo supercomputer "Minerva" è stato messo in funzione presso il Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, AEI). Con 9, 504 core di calcolo, 38 TeraByte di memoria e prestazioni di picco di 302,4 TeraFlop/s è più di sei volte più potente del suo predecessore. Gli scienziati del dipartimento "Relatività astrofisica e cosmologica" possono ora calcolare un numero significativamente maggiore di forme d'onda gravitazionali ed eseguire anche simulazioni più complesse.

Soprattutto, il nuovo cluster di computer – dal nome della dea romana della saggezza – viene utilizzato per il calcolo delle forme d'onda gravitazionali. Queste increspature nello spazio-tempo – misurate per la prima volta direttamente nel settembre 2015 – hanno origine quando oggetti massicci come buchi neri e stelle di neutroni si fondono. Ottenere le forme esatte delle onde gravitazionali emesse richiede la risoluzione numerica del complicato problema di Einstein, equazioni di campo non lineari su supercomputer come Minerva. L'AEI è in prima linea in questo campo da molti anni ei suoi ricercatori hanno dato importanti contributi agli strumenti software del settore.

Rintracciare segnali deboli nel rumore di fondo dei rivelatori e dedurre informazioni sulle proprietà astrofisiche e cosmologiche delle loro sorgenti richiede il calcolo delle fusioni di molti diversi sistemi binari come buchi neri binari o coppie di una stella di neutroni e un buco nero, con diverse combinazioni di rapporti di massa e spin individuali.

"Tali calcoli richiedono molta potenza di calcolo e richiedono molto tempo. La simulazione della prima onda gravitazionale misurata da LIGO è durata tre settimane - sul nostro precedente supercomputer Datura, ", afferma il direttore dell'AEI, la professoressa Alessandra Buonanno. "Minerva è significativamente più veloce e quindi ora possiamo reagire ancora più rapidamente ai nuovi rilevamenti e calcolare più segnali".

Pronti per la seconda prova scientifica dei rivelatori di onde gravitazionali

I rivelatori di onde gravitazionali Advanced LIGO negli USA (aLIGO) e GEO600 a Ruthe vicino ad Hannover hanno iniziato la loro seconda corsa osservativa ("O2") il 30 novembre 2016. aLIGO è ora più sensibile che mai:i rivelatori saranno in grado di rilevare i segnali da circa il 20% di distanza in più rispetto a O1, che aumenta il tasso di eventi di oltre il 70%.

I ricercatori della divisione di relatività astrofisica e cosmologica dell'AEI hanno migliorato le capacità dei rivelatori aLIGO di osservare e stimare i parametri delle sorgenti di onde gravitazionali prima dell'O2. Per la ricerca di fusioni binarie di buchi neri, hanno perfezionato i loro modelli di forme d'onda utilizzando una sinergia tra soluzioni numeriche e analitiche delle equazioni della relatività generale di Einstein. Hanno calibrato soluzioni analitiche approssimative (che possono essere calcolate quasi istantaneamente) con soluzioni numeriche precise (che richiedono molto tempo anche su computer potenti).

Ciò consente ai ricercatori AEI di utilizzare la potenza di calcolo disponibile in modo più efficace e di cercare più rapidamente e scoprire più segnali potenziali dalla fusione di buchi neri in O2, e per determinare la natura delle loro fonti. I ricercatori dell'AEI hanno anche preparato simulazioni di fusione di stelle binarie di neutroni e stelle di bosoni. Questi possono essere osservati contemporaneamente nella radiazione elettromagnetica e gravitazionale, e può fornire nuovi test precisi della teoria della relatività generale di Einstein.