Come gruppo useremo questo database per caratterizzare la popolazione di stelle progenitrici di supernove, che sono state utilizzate per scoprire la misteriosa energia oscura che accelera l'espansione dell'Universo; siamo in grado di calcolare quanto (se non del tutto) l'evoluzione delle stelle binarie faciliti la formazione di sorgenti di raggi X Ultra-Luminosi (ULX), e siamo in grado di modellare il numero e le proprietà fisiche delle stelle di neutroni e dei buchi neri che emettono forti onde gravitazionali, che sono centrali nella ricerca riguardante i lampi di raggi gamma - le esplosioni più energetiche conosciute oggigiorno.
I dati che creiamo possono essere estratti, non solo per affinare le osservazioni attuali, ma per prevedere come il cielo apparirà ai futuri osservatori astronomici come nuove finestre aperte sull’Universo. Complessivamente, la proposta ci consentirà di consolidare un gruppo di ricerca forte e ben visibile: un centro di calcolo indipendente che sta formando un nuovo gruppo di studenti altamente qualificati, e comunica con il pubblico attraverso sedi scientifiche innovative, e che offre una visione nuova dell'Universo.
Per ulteriori informazioni visitate il thread ufficiale presente nel nostro forum.
Parte tecnica
Sarà impiegata l'infrastruttura Berkeley Open for Network Computing (BOINC) software per eseguire i calcoli su personal computer. Cercheremo volontari all'interno del pubblico per far parte del nostro programma: Universe@home - volontari che permettano ai loro computer di casa di eseguire il nostro software (StarTrack, impostato per una piccola parte dei dati di simulazione) nei momenti in cui le loro CPU siano inattivi. Questo è simile a progetti come Einstein @ home o pulsar @ home, che sono gestiti con successo per eseguire, rispettivamente, l'analisi dei dati dei dati VIRGO e la ricerca di pulsar nei dati Arecibo. Al momento, ci sono circa 40 progetti attivi in tutto il pianeta. Due di loro sono basati in Polonia, ma questi sono gestiti per uso personale e per lo più dedicati ai codici di crack, quindi la nostra iniziativa sarà la prima applicazione polacca del genere per uso scientifico. Il programma di test iniziale sarà lanciato dall’Osservatorio dell'Università di Varsavia.
Useremo il nostro server di “Syntetic Universe” per eseguire il software BOINC con il codice StarTrack integrato. Richiederemo a studenti e laureati all'interno dell'Osservatorio (circa 20 pc desktop, molti con CPU dual o quad core) di aderire alla rete iniziale di Universe@home e di partecipare ad una simulazione. In parallelo, eseguiremo una simulazione di controllo in uno dei nostri cluster disponibili (vedi sopra). Una volta sicuri che la nostra configurazione iniziale giri con senza problemi e fornisca risultati corretti, si lancerà il programma principale.
Parte scientifica
Il fatto che le stelle di oggi si formino e si evolvano in circostanze così diverse, significa che esse producono una ricchezza di informazioni che va a toccare una straordinaria varietà della fisica. Le stelle emettono luce in tutto lo spettro elettromagnetico, dalle onde radio ai raggi gamma e generano anche radiazioni (onde) gravitazionali. Varie fasi dell'evoluzione stellare sono collegate con eventi esplosivi: brillamenti di raggi X da stelle magnetiche di piccola massa; luminose eruzioni blu variabili da massicce singole stelle; il modello di supernove da nane bianche binarie; lampi di raggi X da stelle di neutroni binarie; radiazioni gravitazionali fuoriescono dalla fusione di stelle di neutroni e buchi neri; raffiche di raggi gamma lunghi (GRB) da massicce stelle in rapida rotazione, e brevi GRB da stelle di neutroni doppie e buchi neri di neutroni da fusioni di stelle.
Un certo numero di fenomeni stellari sono ancora poco compresi e hanno sfidato ripetutamente i nostri tentativi di spiegarli, motivo per cui svilupperemo una fisica che modelli questi fenomeni, che poi pubblicheremo per facilitare comparazioni con le osservazioni attuali e future. Tanto per fare un esempio delle possibilità di questo database, si consideri quanto segue per mettere le cose nella giusta prospettiva.
Ci proponiamo, infatti, di generare dati sintetici sui stelle e residui stellari. I dati saranno il risultato di simulazioni numeriche che includeranno dettagliati calcoli evolutivi stellari e previsioni di popolazione sintetiche. I dati riguarderanno popolazioni note (ad esempio, stelle binarie a raggi X ad alta e bassa massa, stelle doppie di neutroni, ecc.) che potrebbero essere utilizzati per la calibrazione e come “confronti”, come pure oggetti che non sono ancora stati rilevati (ad esempio, stelle di popolazione III e buchi neri doppi). Il progetto si articolerà in tre specifici compiti scientifici / categorie che saranno condotti in parallelo, completandosi e guidandosi l’un l'altro.
Ogni attività verrà eseguita con una (o più) squadra di membri giovani e con la consulenza esterna di uno scienziato senior.
Il database verrà utilizzato da piccole e grandi collaborazioni (che possono o meno includere il gruppo di Varsavia) ed i nostri collaboratori esterni di tutto il mondo. I dati che otterremo per uno dei progetti scientifici saranno disponibili nel database per qualsiasi gruppo che voglia eseguire le proprie analisi e i propri studi. Al momento, i primi risultati della nostra “biblioteca” sono già utilizzati dal team dell’“Einstein Telescope” per confronti su dati simulati (Tania Regimbau, Università di Nizza, Francia), per studiare i rendimenti nucleosintetici e successivo arricchimento di metallo galattico dalla fusione di stelle di neutroni (Stephan Rosswog , Albanova University, in Svezia, Thomas Janka, Istituto Max Planck per l’Astrofisica, Germania) e per gli studi di lenti gravitazionali su buchi neri binari (Jeremy Schnittman, NASA, USA).
Descriveremo pienamente le popolazioni di oggetti doppi compatti (NS-NS, BH-NS, BH-BH) che sono la maggior parte delle fonti promettenti per i rivelatori di onde gravitazionali. Le osservazioni LIGO e VIRGO inizieranno la presa dati intorno al 2015 e forniremo una base scientifica per il prossimo futuro con il rilevamento di fusioni doppie di oggetti compatti e per contribuire a guidare le tecniche di ricerca del segnale.
La banca dati sarà collocata in un server locale gestito dal nostro gruppo, e sarà visibile e accessibile dall'esterno attraverso il sito web “Syntetic Universe”. Il database sarà composto da tabelle di dati elettronici, accompagnati da descrizioni dettagliate dei contenuti di ogni tabella. Per ogni simulazione pubblicheremo i dati grezzi sia dal codice evolutivo che dal codice sintesi, con una descrizione completa della simulazione. Un manuale dettagliato sarà posto in anticipo per ogni codice, oltre ad una panoramica generale delle istruzioni del database e del suo utilizzo. I file di dati grezzi serviranno come controlli di coerenza e confronti per i gruppi che preferiscono fare la post-elaborazione per conto proprio.
Useremo un codice di sintesi di popolazione per ottenere l'intera popolazione stellare in questa galassia: per ogni stella, otterremo uno spettro da una delle librerie degli spettri stellari disponibili, e co-aggiungeremo gli spettri.
Queste attività saranno svolte da codici di analisi che creeremo e distribuiremo per affrontare le nostre specifiche esigenze. In questo esempio, il prodotto finale sarebbe lo spettro di una galassia sintetica che potrebbe essere scaricato dal nostro server con la descrizione completa di come è stato generato.
Come il database si espanderà, lo adatteremo e miglioreremo i nostri codici di analisi per servire come strumenti interattivi di ricerca. Poiché avremo una libreria completa di dati grezzi popolazioni stellari entro i primi anni di apertura del database, ci forniremo anche di un software interattivo che potrà consentire agli utenti di combinare i dati in nuovi modi. Infine, utilizzeremo strumenti di visualizzazione che specificamente lavoreranno su informazioni contenute nel database, che richiede tempo per gli snap-shot, le immagini, e il rapido campionamento dei dati sintetici. Il primo progetto pilota è già disponibile on-line all'indirizzo: http://www.syntheticuniverse.org
- Primo anno. Inizieremo le preparazioni per tutti e tre i progetti scientifici: questo includerà la ricerca della letteratura disponibile, il contattare altri gruppi che lavorano sui temi simili e stabilire una base per i nostri calcoli. Prepareremo il nostro modello fisico (fisica in ingresso aggiuntivo, le calibrazioni e gli aggiornamenti) per tutti e tre i progetti.
In particolare, useremo il codice MESA per aggiornare i criteri sullo sviluppo comune; implementeremo gli effetti primari di rotazione in StarTrack sulla base dei risultati del gruppo di Ginevra; si aggiungeranno vari, meno esplorati, anche se promettenti, modelli SN (ad esempio , modelli fusione di massa sub-Chandrasekhar, violente fusioni nane bianche, scenari doppia detonazione, ecc), e abbiamo deciso di ampliare il nostro codice per la fisica rilevante ULX (emissioni anisotropiche, stelle molto massicce, ecc.). Creeremo e testeremo internamente (Osservatorio di Varsavia) nel quadro del programma di Universe@home. Ci appoggeremo inoltre, per il tempo di calcolo, a vari centri di calcolo polacchi. - Secondo anno. Faremo eseguire simulazioni numeriche di sintesi della popolazione rilevanti per tutti i tre progetti. I dati saranno conservati in un primo momento sui nostri dischi locali. Allo stesso tempo lavoreremo sullo sviluppo dei nostri siti web (www.syntheticuniverse.org) e saremo pronti per l'arrivo dei dati sintetici. Le simulazioni si svolgeranno in US e sui cluster di computer dell’Istituto di Ricerca Polacco e, se concesso, in centri di calcolo polacchi. E lanceremo il nostro programma Universe@home aprendolo al pubblico. Inizieremo, inoltre, a valutare i cambiamenti imposti dagli effetti di rotazione su rilevanti popolazioni stellari.
- Terzo anno. Le simulazioni numeriche continueranno. Ci aspettiamo che sempre più risorse computazionali saranno acquisite con il tempo tramite il nostro programma Universe@home programma. I primi dati saranno inseriti nel nostro database www.syntheticuniverse.org, e messi a disposizione del pubblico per gli altri gruppi di ricerca.
Eseguiremo una prima analisi dei nostri dati per tutti e tre i progetti e scriveremo e presenteremo le nostre conclusioni iniziali per riviste internazionali (AstroPhysical Journal, Monthly Notice of the Royal Astronomical Society, ecc). Inizieremo, inoltre ad incorporare modelli MESA nel codice StarTrack come strumento facoltativo per le simulazioni comparative. - Quarto anno. Le simulazioni numeriche continueranno e alla fine di quest'anno saranno completate le simulazioni. I set di dati completi saranno inseriti e descritti nella nostra biblioteca. Inizieremo la finale di analisi con i tre progetti di ricerca. Continueremo incorporando i modelli prodotti da Ginevra nella nostra sintesi di popolazione. Inoltre, otterremo le prime simulazioni di sintesi di popolazione che includono effetti completi di rotazione del codice MESA.
- Quinto anno. La potenza computazionale disponibile verrà utilizzata per ottenere simulazioni extra, che riterremo necessarie durante i nostri studi o che saranno richieste dalla comunità astronomica o dai revisori dei nostri manoscritti. L'intero gruppo si concentrerà su un'analisi dettagliata dei nostri risultati e confronti dei nostri dati con altre osservazioni.
Confronteremo anche i nostri risultati ottenuti con modelli stellari rotanti e non: scriveremo i nostri risultati in una serie di documenti. Studenti e laureati utilizzeranno questi risultati a progredire le loro tesi. Allo stesso tempo, staremo già programmando ulteriori estensioni future della nostra libreria.
e allo "Stato del server" 
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o alla "Classifica utenti" 
(solo per iscritti al team).
o alla "Classifica dei team italiani" 
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