Diese Simulation des Universums ist total schwindelerregend ????

Das digitale Universum hat gerade eine beispiellose Schwelle überschritten. Anfang November nutzten Forscher des Argonne National Laboratory mit Unterstützung des US-Energieministeriums Frontier, den schnellsten Supercomputer der Welt, um eine durchzuführen Kosmologische Simulation in einem noch nie dagewesenen Ausmaß.

Mit Frontier am Oak Ridge National Laboratory stellte das Team einen Rekord auf, indem es die Entwicklung von Gasen, Sternen und Galaxien über Milliarden von Jahren simulierte. Dieses Kunststück vereint zwei grundlegende Aspekte der Physik: Gegenstand konventionell und dunkle Materieihre Interaktion Die Gravitationskraft wurde in einem nie zuvor erreichten Maßstab berechnet. Die Ergebnisse ermöglichen einen direkten Vergleich dieser Modelle Beobachtungen von riesigen Teleskopen wie dem Rubin-Observatorium. Laut Salman Habib, Projektleiter und Direktor für Computerwissenschaften bei Argonne, erfordern diese kosmologischen Simulationen die Modellierung eines „vollständigen Cocktails“ physikalischer Effekte. Hierzu zählen die Schwerkraft, dynamisch heiße Gase und die Bildung komplexer Strukturen wie Schwarzer Löcher. Bis vor Kurzem waren solche Simulationen aufgrund der Einschränkungen herkömmlicher Berechnungen nicht zugänglich.

Um dies zu ermöglichen, wurde der verwendete Code HACC (Hybrid Accelerated Cosmology Code) tiefgreifend optimiert. Ursprünglich für Supercomputer der vorherigen Generation konzipiert, wurde es im Rahmen des ExaSky-Projekts neu entwickelt, um die Leistung moderner GPUs zu nutzen. Ergebnis: eine 300-mal schnellere Ausführung als frühere Tests auf Titan, dem ehemaligen Supercomputer-Rekordhalter.

Dank seiner 9.000 Rechenknoten und AMD Instinct MI250X-Prozessoren ermöglichte Frontier die Simulation großer astronomischer Volumina und bot eine äußerst detaillierte Vision der kosmischen Evolution. Diese Simulationen sind nicht auf die Größe beschränkt, sondern umfassen auch entscheidende physikalische Details, wie das Verhalten von Baryonen und den Einfluss supermassereicher Schwarzer Löcher.

Bronson Messer, wissenschaftlicher Direktor der Oak Ridge Leadership Computing Facility, betont, dass dieser Fortschritt sowohl eine technische Meisterleistung als auch ein wissenschaftlicher Sprung sei. Es bringt theoretische Modelle näher an die beobachtete Realität heran und eröffnet neue Perspektiven für die Analyse von Daten aus Observatorien.

Das Projekt profitierte auch von der Infrastruktur der Laboratorien Lawrence Berkeley und Argonne, wo vorläufige Versionen von HACC getestet wurden. Diese Arbeit markiert einen großen Schritt in Richtung einer Ära, in der die digitale Simulation des Universums mit der Komplexität des realen Universums mithalten kann.