¿Qué pasa cuando dos agujeros negros chocan? ¿Qué ocurre cuando una estrella choca contra un agujero negro? Esto ahora empieza a simularse usando un interesante método numérico. La simulación, llamada “ExaHyPE”, se diseñó de manera que pueda ser capaz de calcular las ondas gravitacionales en las futuras supercomputadoras.
Ya se han medido las sutiles ondas gravitacionales y sin embargo, esto no quiere decir que hayamos llegado a la última frontera. Los agujeros negros, por ejemplo, representan un sinfín de misterios que poco a poco, muy poco a poco, se nos están revelando. Así, para poder entender lo que pasa cuando dos agujeros negros se encuentran o cuando una estrella choca con uno de ellos, se están haciendo simulaciones en la Universidad Goethe, de Frankfurt y en el FIAS (Frankfurt Institute for Advanced Studies), usando para ello un método numérico novedoso. La simulación se ha bautizado como ExaHyPE y se ha diseñado de manera tal que puede calcular las ondas gravitacionales en las futuras generaciones de supercomputadoras.
El reto en la simulación de los agujeros negros es que se necesita resolver sistemas complejos de ecuaciones. Esto realmente sólo puede hacerse numéricamente y para ello se está usando el poder de las supercomputadoras en paralelo. Qué tan rápido puede hacerse este proceso y qué tan certeras y precisas son las ecuaciones resueltas, solamente dependerá del tipo de algoritmo usado. En el caso que nos ocupa, el Profesor Luciano Rezzolla, del Instituto de Física Teórica de la Universidad Goethe quien junto con el FIAS, han logrado un avance muy importante. La razón de ello es que además, este trabajo teórico puede expandirse a una base experimental para detectar ondas gravitacionales.
El m’todo numérico que se empleó parte de una idea del físico ruso Galerkin, que permite que los cálculos de las ondas gravitacionales en las supercomputadoras pueda hacerse con gran precisión y velocidad. “Alcanzar estos resultados, los cuales han sido la meta de muchos grupos a nivel mundial por muchos años, no fue fácil”, dice el Profesor Rezzolla. “Y aunque hemos apenas logrado un pequeño paso para modelar de forma realista a un agujero negro, esperamos que nuestro enfoque se vuelva un paradigma para todos los cálculos futuros”.
El equipo de Rezzolla es parte de una colaboración en toda Europa con el objetivo de desarrollar código numérico para simular ondas gravitacionales. “ExaHyPE” puede sacar provecho de las supercomputadoras a exaescala. Y aunque aún no se ha construido ninguna, los científicos ya trabajan en la fabricación de semejantes máquinas. Estas supercomputadoras representan la evolución de los modelos actuales, las computadoras a “petaescalas”. y que se espera puedan ser capaces de hacer cálculos por segundo a una velocidad que es equivalente en número a todos los insectos que hay en la Tierra. Esto es un número con 18 ceros y se asume que este tipo de máquinas será comparable con la capacidad del cerebro humano.
Los científicos del la simulación ExaHyPE están sin embargo probando su software en las supercomputadoras que sean más accesibles a ellos en Alemania. La máquina más poderosa es la supercomputadora Leibniz en el Centro LRZ de Munich. También se está usando la supermáquina que se encuentra en el Centro HLRS en Sttutgart. Estas máquinas tienen unos 100 mil procesadores y se espera que crezcan en poder pronto.
“Lo más emocionante del proyecto ExaHyPE es la combinación única de física teórica, matemáticas aplicadas y ciencias de la computación”, dice el Profesor Michael Dumbser, líder del equipo de Matemáticas en Trento. “Solamente la combinación de estas tres disciplinas nos permiten el explotar el potencial del supercómputo y así entender las complejidades del Universo”.
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