De nieuwe supercomputer "Minerva" is in gebruik genomen bij het Max Planck Institute for Gravitational Physics (Albert Einstein Institute, AEI). Met 9, 504 rekenkernen, 38 TeraByte geheugen en een piekprestatie van 302.4 TeraFlop/s is meer dan zes keer zo krachtig als zijn voorganger. De wetenschappers van de afdeling "Astrophysical and Cosmological Relativity" kunnen nu aanzienlijk meer zwaartekrachtsgolfvormen berekenen en ook complexere simulaties uitvoeren.

Bovenal, het nieuwe computercluster - genoemd naar de Romeinse godin van de wijsheid - wordt gebruikt voor het berekenen van zwaartekrachtgolfvormen. Deze rimpelingen in de ruimtetijd – voor het eerst direct gemeten in september 2015 – ontstaan ​​wanneer massieve objecten zoals zwarte gaten en neutronensterren samensmelten. Het verkrijgen van de exacte vormen van de uitgezonden zwaartekrachtsgolven vereist het numeriek oplossen van Einsteins ingewikkelde, niet-lineaire veldvergelijkingen op supercomputers zoals Minerva. De AEI loopt al vele jaren voorop op dit gebied en haar onderzoekers hebben een belangrijke bijdrage geleverd aan de softwaretools van de handel.

Voor het opsporen van zwakke signalen in de achtergrondruis van de detectoren en het afleiden van informatie over astrofysische en kosmologische eigenschappen van hun bronnen, moeten de fusies van veel verschillende binaire systemen worden berekend, zoals binaire zwarte gaten of paren van een neutronenster en een zwart gat, met verschillende combinaties van massaverhoudingen en individuele spins.

"Zulke berekeningen hebben veel rekenkracht nodig en zijn erg tijdrovend. De simulatie van de eerste zwaartekrachtgolf gemeten door LIGO duurde drie weken - op onze vorige supercomputer Datura, ", zegt AEI-directeur professor Alessandra Buonanno. "Minerva is aanzienlijk sneller, waardoor we nu nog sneller kunnen reageren op nieuwe detecties en meer signalen kunnen berekenen."

Klaar voor de tweede wetenschappelijke run van de zwaartekrachtgolfdetectoren

De zwaartekrachtgolfdetectoren Advanced LIGO in de VS (aLIGO) en GEO600 in Ruthe bij Hannover begonnen op 30 november 2016 aan hun tweede observatierun ("O2"). aLIGO is nu gevoeliger dan ooit tevoren:de detectoren zullen signalen kunnen detecteren van ongeveer 20% verder weg in vergelijking met O1, waardoor het evenementenpercentage met meer dan 70% wordt verhoogd.

Onderzoekers van de afdeling Astrofysische en Kosmologische Relativiteit van AEI hebben de mogelijkheden van aLIGO-detectoren verbeterd om parameters van zwaartekrachtsgolfbronnen vóór O2 te observeren en te schatten. Voor de zoektocht naar binaire fusies van zwarte gaten, ze hebben hun golfvormmodellen verfijnd met behulp van een synergie tussen numerieke en analytische oplossingen van Einsteins algemene relativiteitsvergelijkingen. Ze kalibreerden benaderende analytische oplossingen (die vrijwel onmiddellijk kunnen worden berekend) met nauwkeurige numerieke oplossingen (die erg lang duren, zelfs op krachtige computers).

Hierdoor kunnen de AEI-onderzoekers de beschikbare rekenkracht effectiever gebruiken en sneller zoeken en meer potentiële signalen ontdekken van samensmeltende zwarte gaten in O2, en om de aard van hun bronnen te bepalen. AEI-onderzoekers hebben ook simulaties voorbereid van samensmeltende dubbelsterren van neutronensterren en bosonsterren. Deze kunnen gelijktijdig worden waargenomen in elektromagnetische en zwaartekrachtstraling, en kan nieuwe nauwkeurige tests opleveren van Einsteins algemene relativiteitstheorie.