OSSERVATORIO ASTRONOMICO DI PALERMO GIUSEPPE S. VAIANA
Rapporto Annuale
Nel corso del 1999 è stato inoltre approvato e finanziato dal MURST su fondi delle UE un progetto di formazione e ricerca dal titolo "Alta formazione nel campo del calcolo ad alte prestazioni e problematiche astrofisiche attuali". Il progetto si prefigge un triplice scopo: 1) la formazione di personale tecnico qualificato nelle applicazioni di calcolo ad alte prestazioni; 2) l'acquisto di un sistema di calcolo multiprocessore; 3) lo studio di un problemi scientifici di grande rilevanza nell'ambito dell'astrofisica.
Il programma, di durata biennale, è stato finanziato per un ammontare complessivo di Lit. 1 Mld, per l'acquisizione di un sistema di calcolo parallelo ad alte prestazioni, e la formazione di personale altamente qualificato di supporto da reclutare mediante appositi contratti e borse di studio.
Gli obiettivi di questa proposta saranno affrontati nell'ambito di problemi di ricerca che riguardano due linee di grande importanza nell'ambito dell'Astrofisica attuale, l'interazione plasma-campo magnetico in ambienti quali le corone, il vento solare, i dischi di accrescimento, i resti di supernova e gli aloni galattici, e la ricerca di fenomeni transienti in oggetti celesti, che vanno da stelle nelle vicinanze del Sole a oggetti a distanza cosmologica.
Nel campo dell'interazione plasma-campo magnetico in ambienti astrofisici, la nostra attenzione verrà in particolare rivolta allo studio del problema specifico dei Coronal Mass Ejections (CME) (vedi sezione 2.5.3. I CME coinvolgono una complessa interazione tra plasma solare e campo magnetico, con una dinamica (MHD) fortemente non-lineare e non trattabile facilmente. La risoluzione dettagliata del problema richiede pertanto l'uso di codici numerici MHD di avanguardia ed il massiccio ricorso a supercalcolatori quali il Cray del CINECA, o, preferibilmente, di macchine parallele interamente dedicate. Per simulare accuratamente l'evoluzione dei CME, contiamo di mettere a punto un modello che descriva l'evoluzione completa, cioè tridimensionale (3-D) MHD del plasma coinvolto, tenendo conto anche degli altri effetti fisici rilevanti, quali conduzione termica, gravità, perdite radiative, etc. Le equazioni del campo magnetico e quelle che descrivono il comportamento del plasma, cioé la sua dinamica, la sua interazione con il campo magnetico, sono particolarmente complesse e richiedono una risoluzione numerica con tecniche molto sofisticate e, come detto, enormi risorse di calcolo.
Allo scopo di reperire tali risorse, viene chiesta nell'ambito di questo progetto l'acquisizione di un un elaboratore ad alte prestazioni basato su architettura parallela.
È da notare che un progetto di tale portata ha una ricaduta scientifica ben più vasta dello specifico problema (pur importante) dei CME. In particolare il codice numerico verrà progettato in modo da essere flessibile e versatile cosí da poter essere applicato ad un'ampia varietà di altri problemi astrofisici, quali quelli già elencati prima, ma anche i meccanismi all'origine del riscaldamento della corona, responsabili della sua dinamica, quelli che ne provocano la strutturazione, e tanti altri.
Anche lo studio della variabilità, ed in particolare la ricerca ed identificazione di oggetti celesti che presentino episodi di intensa emissione per brevi lassi di tempo (i cosiddetti transienti), costituisce un elemento cardine della corrente ricerca astronomica.
Una tecnica molto promettente per la ricerca di questa classe di oggetti che include sia oggetti nella nostra Galassia che oggetti a distanze cosmologiche, si basa sull'utilizzo di algoritmi di ricerca basati su Wavelet Transforms multi-dimensionali. Il programma si propone di sviluppare un versatile algoritmo di ricerca di transienti cosmici da utilizzare su immagini di astronomia X di grandi formato (come quelle di ROSAT, CHANDRA, ed XMM) basato su Wavelet Transforms multi-dimensionali e di applicarlo sistematicamente ai dati di archivio già disponibili, cosi` come ai dati delle prossime missioni X.
Il gruppo procederà prossimamente all'acquisizione del sistema dedicato di calcolo parallelo e all'attivazione del programma di reclutamento del personale di supporto al progetto di calcolo.
