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Neuer Großrechner am Max-Planck-Institut für Gravitationsphysik (Albert-Einstein-Institut) in Potsdam

Mehr Rechenleistung, um Gravitationswellenereignisse in den Daten der kommenden Beobachtungsläufe zu finden und zu interpretieren.

22. März 2019

Während die LIGO- und Virgo-Gravitationswellendetektoren auf ihren bevorstehenden Beobachtungslauf vorbereitet werden, bereitet sich die Abteilung Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie am Albert-Einstein-Institut in Potsdam auf die Untersuchung der Daten vor. Hier werden die Eigenschaften von verschmelzenden schwarzen Löchern, Neutronensternen und möglichen anderen Quellen analysiert. Dafür wurde jetzt ein neuer Computercluster mit rund 9.000 Kernen in Betrieb genommen.

„Unser neuer Cluster namens Hypatia widmet sich der Datenanalyse sowie der astrophysikalischen, kosmologischen und grundlegenden physikalischen Untersuchung von Gravitationswellen“, sagt AEI-Direktorin Prof. Alessandra Buonanno. „Wir freuen uns auf viele neue Entdeckungen im kommenden Beobachtungslauf der Gravitationswellendetektoren. Mit Hypatia haben wir ein Werkzeug, um die Signale von verschmelzenden schwarzen Löchern und Neutronensternen und allem, was das Universum sonst noch für uns bereithält, zu finden und zu interpretieren.“

Hypatia, die Namensgeberin des Computerclusters, war eine altgriechische Mathematikerin, Astronomin und Philosophin, die im 4. Jahrhundert nach Christus in Alexandria forschte und lehrte. Die Neoplatonistin war schon zu Lebzeiten als große Lehrerin bekannt.

Hypatia, der neue High-Throughput-Computercluster am Albert-Einstein-Institut in Potsdam. Bild vergrößern
Hypatia, der neue High-Throughput-Computercluster am Albert-Einstein-Institut in Potsdam.

Nach Gravitationswellen angeln

Forscher*innen aus der Abteilung von Buonanno haben wichtige Beiträge zur Entdeckung und Interpretation der Gravitationswellensignale in den ersten beiden Beobachtungskampagnen der Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo geleistet. Mit Hypatia werden die Wissenschaftler*innen weiterhin hochpräzise Modelle für Gravitationswellensignale von Doppelsystemen schwarzer Löcher und Neutronensterne entwickeln und verbessern. Diese Modelle sind sowohl für das Aufspüren der Signale als auch für die Bestimmung der astrophysikalischen Eigenschaften ihrer Quellen unerlässlich. Die Wissenschaftler*innen werden die LIGO- und Virgo-Detektordaten mit Hypatia analysieren und prüfen, ob die Beobachtungen mit den Vorhersagen der Einsteinschen Gleichungen übereinstimmen.

Im April werden die Gravitationswellendetektoren LIGO und Virgo mit erhöhter Empfindlichkeit ihre dritte Beobachtungskampagne (O3) starten. Dies wird zu vielen weiteren Entdeckungen von Gravitationswellen führen, vielleicht sogar von bisher unbeobachteten Quellen, wie beispielsweise einem Neutronenstern, der von einem schwarzen Loch geschluckt wird.

Die Zukunft der Gravitationswellenastronomie

Die dritte Generation von erdgebundenen Gravitationswellenobservatorien (Cosmic Explorer und Einstein-Teleskop) und das geplante weltraumgestützte LISA-Observatorium (Laser Interferometer Space Antenna) werden eine Vielzahl von Quellen untersuchen, darunter kompakte Doppelsysteme im sehr frühen Universum. Mit Hypatia werden die Forscher*innen das wissenschaftliche Potenzial dieser zukünftigen Observatorien ermitteln und die hochpräzisen Modelle, Datenanalyseverfahren und Software entwickeln, die erforderlich sind, um das volle Entdeckungspotenzial dieser hochempfindlichen Instrumente zu nutzen.

Technische Daten von Hypatia

Hypatia läuft auf einem Linux-Betriebssystem und hat die folgenden Spezifikationen:

  • 262 Rechnerknoten (Dual-Socket, sechzehn Kerne AMD EPYC (Naples) 7351 (2,40 GHz), von denen 14 Knoten 8 GB RAM pro Kern (sonst 4 GB pro Kern) bereitstellen.
  • zwei Login-Knoten und ein Managementknoten
  • ein 300 TB Speichersystem mit BeeGFS.
  • zwei 70 TB Fileserver auf Basis von ZFS
  • getrennte Ethernet-Netzwerke für Wissenschaftsdaten- und Systemmanagement

Hypatia hat insgesamt

  • 8384 physische CPU-Kerne
  • ca. 34.500 GB RAM
  • ca. 440 TB Festplattenspeicher

Die Abteilung Astrophysikalische und Kosmologische Relativitätstheorie betreibt auch den Rechencluster Minerva mit etwa 9500 CPU-Kernen. Mit Minerva werden numerisch-relativistische Simulationen von binären Systemen aus schwarzen Löchern und Neutronensternen berechnet.

 
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