Uma nova visão de supernovas – as espetaculares explosões de estrelas morrendo – não veio de um telescópio, mas de uma poderosa simulação de um supercomputador.

A supernova simulada, revelada em várias camadas da imagem, nasceu de um esforço para desenvolver meios mais rápidos para construir modelos de computadores de alta fidelidade de fenômenos complexos do mundo real.

Realizar uma única execução de um modelo atual de supernova em um computador doméstico seria quase impossível – demoraria mais de três anos apenas para fazer download dos dados. Então cientistas usam supercomputadores, que podem aguentar o processamento de quadrilhões de pontos de dados por vez.

“Na escala em que estamos trabalhando, criar um filme demoraria muito tempo no seu laptop – simplesmente girar a imagem em um grau poderia demorar dias,” diz Mark Hereld, que lidera os esforços de visualização e análise no Laboratório Nacional Argonne do Departamento de Defesa Norte-Americano

Os modelos que são executados nesses computadores podem gerar visualizações de tudo, de supernovas até estruturas de proteínas. Mas mesmo com a velocidade que os supercomputadores providenciam, modelos complexos estão rapidamente ganhando da atual capacidade computacional.

As novas técnicas que os pesquisadores estão desenvolvendo usam computação paralela – o processamento dados em vários núcleos de processadores (160.000 núcleos no computador do laboratório Argonne). Os dados são então enviados para processadores de gráficos (GPUs) para criar as imagens, mas já que a maioria dos GPUs são desenvolvidos para a indústria de jogos, eles nem sempre são adequados para tarefas científicas. Também leva muito poder de computação para mover todos os dados entre o processador e os GPUs.

Este novo método de visualização pode melhorar pesquisas em uma grande variedade de disciplinas, diz Hereld.

“Em astrofísica, estudar como as estrelas morrem e explodem envolve todos os tipos de física: hidrodinâmica, física gravitacional, química nuclear e transporte de energia,” diz ele. “Outros modelos estudam a migração de poluentes perigosos por estruturas complexas no solo para descobrir aonde elas provavelmente iriam.”

“Esses tipos de problemas geralmente levam à questões que são muito complicadas de serem apresentadas matematicamente,” diz Hereld. “Mas quando você pode simplesmente olhar uma estrela explodir pela visualização da simulação, você pode descobrir detalhes que não estão disponíveis de nenhuma outra forma.