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Grupo de Astrofísica y Cosmología Computacional

Grupo de Astrofísica y Cosmología Computacional. WP6 PI.: Prof. Gustavo Yepes Alonso Summary of activities of 2010 Supercomputación y e-Ciencia. PARTICIPANTES. Profesores Permanentes : Rosa Domínguez Tenreiro (CU- UAM) Gustavo Yepes Alonso (TU –UAM)

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  1. Grupo de Astrofísica y Cosmología Computacional WP6 PI.: Prof. Gustavo Yepes Alonso Summary of activities of 2010 Supercomputación y e-Ciencia Reunión Consolider 2011

  2. PARTICIPANTES • ProfesoresPermanentes: • Rosa DomínguezTenreiro (CU- UAM) • Gustavo Yepes Alonso (TU –UAM) • Arturo Serna Ballester (TU- UMH) • Fernando AtrioBarandela (TU-USAL) • M. Angeles Gómez- Flechoso (UC M) • Postdocs: • José OñorbeBernis (UCI) • A. César González García (IAC) • Steffen Knollmann (SyeC-UAM) • Tobias Goerdt (UAM) • A. Knebe ( RyC- UAM) • Francisco J. Martínez Serrano (UMH) • D. Ceverino (JdC – UAM) • O. Zamora (SyeC – UAM) • Estudiantes de doctorado: • F. Sembolini (UAM) • P. Alprese (UAM) • A. C. Obreja (UAM) • S. Robles (UAM) • I. de Martino (USAL) • J. Vega (UAM) • E. Carlesi (UAM) • A. di Cinntio (UAM) • J. Casado (UAM) Reunión Consolider 2011

  3. TEMAS DE INVESTIGACIÓN • Simulacionescosmológicas de la formación de estructuras en el Universo a distintasescalas Supercúmulos, filamentos, vacíos etc. (> 10 Mpc) Cúmulosy Gruposde Galaxias ( 1-10 Mpc) Galaxias ( < 1 Mpc) Galaxias espirales Galaxias elípticas Galaxias enanas El Universo Local: Proyecto CLUES Colab. con Consolider MULTIDARK Reunión Consolider 2011

  4. Proyectos de Investigación • LargeScaleStructure (LSS) Simulations: • JubiLEE: (CubeP3M N-bodysimulations in Juropa) • P.I: Gottlober, S. Yepes G., Iliev, I. Martinez-Gonzalez, E. Diego, J.) • (6 Gpc)3Volume and 60003 (216 billions) particles. • Goal: MeasuretheIntegratedSach-Wolf effect + LSS clusteringsimultaneouslyforthefirst time in simulations • Simulations done: • 3072 Mpcvolumewith 30723particlescompleted • 60003 Mpcvolumewith 60003particles up to z=1 • MUCKBOSS: (GADGET N-bodysimulations in SuperMUC) • P.I.: F. Prada, G. Yepes, A. Klypin, S. Gottlober, S: Knollmann • GOAL: Makemockcatalogsto compare with BOSS (SSDS III) resultsongalaxyclustering and B.A.O • 2.5 Gpcvolumeswith variable particleresolutions: 12803 25603 and 51203 • CollaborationbetweenSyeC and MULTIDARK Consolidermembers Reunión Consolider 2011

  5. Proyectos de Investigación • CosmicMicrowaveBackgroundAnisotropies • PLANCK collaboration( F. Atrio-Barandela) • Implementation of a pipeline toestimatetheresidaldipole in galaxyclustersfrom WMAP and PLANCK data. • NumericalMethodtoestimatethepowerspectrum of densityfluctuations in darkenergymodelsfromthe LCDM model. • GalaxyClusterSimulations • MUSIC (MultidarkSimulations of galaxyClusters) • PI: G. Yepes, S. Gottolober, F. Sembolini, J. Vega, M. de Petris) • GOAL: Complete volumelimitedsample of resimulatedgalaxyclustersfrom MULTIDARK simulation (http://www.multidark.org) • More than 500 clustersresimulatedwith gas physics and radiativemodeling. • MULTIHYDRO: Largedatabase of numericalclustersthatwill be makepubliclyavailablethru: http://multihydro.ft.uam.es Reunión Consolider 2011

  6. Proyectos de Investigación • Ly-a and Ly-Break galaxies at High Redshift • (CURIE+ MARENOSTRUM ) • P.I: G. Yepes, S. Knollmann, S. Gottlober, D: Ceverino, J. Forero, F. Prada, T. Goerdt, A. Knebe. • 5 Millionhours in CURIE • CODES: (GINNUGAGAP + GADGET + ART + CLARA(RT code) • GOAL: Simulatefromthefirstgalaxies in theuniverse up to z=3. Compare with High-z Lya and Lybgalaxiesusing a largestatisticalsample of simulatedobjects • 200 MpcVolume. Zoomingtechniquetoresimulate a complete volumelimitedsample of individual objectsdownto a maximumresolution of 163843effectiveparticles. • STATUS: Generation of initialconditions in CURIE using GINNUGAGAP. • Full box simulation done in darkmatteronly up to z=0 with 10243particles. Reunión Consolider 2011

  7. Proyectos de Investigación • GalaxyFormationSimulations: http://www.clues-project.org) • Juropa, Pleiades, SuperMUC, MareNostrum, + DECI proposals • P.Is: G. Yepes, S. Gottlober and Y. Hoffman • GOAL: Simulations of theFormation of the Local Group and Local Universe. • CODES (GAGDET- ART hydrocodes +SFR modeling) • Differentmodelstoaccountforradiativeprocesses • GALFOBS + GALACTICA ( BSC ALTIX 4700 system + DECI proposal ) • P.I. R. Domínguez Tenreiro, J. Oñorbe, A. Serna, F. Martinez-Serrano • GOAL: Simulations of galaxyformation in an 80 Mpc box withdifferentresolutionsusingzoomingtechniques. • CODE: OpenMP P-DEVA SPH code. Reunión Consolider 2011

  8. HERRAMIENTAS SOFTWARE • GENERADOR DE CONDICIONES INICIALES TOTALMENTE PARALELO: • GINNUNGAGAP (full MPI cosmological intial conditions generator) S. Knollmann • CODIGOS DE SIMULACION: • Public domain GADGET (MPI) RAMSES(AMR) • Propietario: PDEVA (OPENMP), ART • procesosgravitatorios (N-cuerpos) • dinámicade gases (SPH) • otrosprocesosastrofísicos • (enfriamientoradiativo, fotoionizacion, formacionestelar • ANÁLISIS Y VISUALIZACIÓN DE SIMULACIONES: • AHF (Amiga Halo Finder): Codigo de identificacion de halos en Simulaciones • JUMP: Detector Algorithm, para encontrar con precisión posiciones y masas estelares de satélites dentro de halos. • Public access mediante bases de datos MySQL. Reunión Consolider 2011

  9. TAREAS REALIZADAS • PARALELIZACIÓN CON MPI: • GENERADOR DE CONDICIONES INICIALES: • Romper la barrera de 40963particulas. Máximonumeroposible con OpenMP en SMP. • Con MPI en MareNostrum se alcanzarían 16,0003 ( 4 billones de particulas). • Simulacionesfactible de hacer en maquinaspetaflop de PRACE. (JUGENE, CURIE, SuperMUC…) • Hay quealimentar a los códigosnuméricosparalelos. Reunión Consolider 2011

  10. GINNUNGAGAP • Nuevo código de generación de condiciones iniciales cosmológicas: • Escrito totalmente desde scratchpor S. Knollmann(SyeC- UAM) • Principales ventajas: • RandomNumber: SPRNG Library (ModifiedLaggedFibonnacialgorithm) totalmente MPI parallel y con secuencia de 21310 y un número de streams de 239648 • Desarrollo de una nueva rutina para FFT 3D: • MPI/OpenMP /serial FFTW con pencildecomposition • Puede usar distintas librerías de 1D FFT ( FFTW3, ESSL, MKL). • Soporta solape entre comunicaciones y FFT. • 2011: Realizadas pruebas de escalamiento con gran número de procesadores en MareNostrum, JUGENE, Juropa, SuperMUC y CURIE. • Productionruns: C.I. Con 52003particulas en SuperMUC @ LRZ • Una herramienta indispensable para poder realizar futuras simulaciones en máquinas petaflopsde PRACE. • Objetivo 2012: Llegar a producir C.I. para 165003particulas en CURIE @ CeA Reunión Consolider 2011

  11. MPI P- DEVA • PARALELIZACIÓN CON MPI: • CÓDIGO DE SIMULACIÓN P-DEVA: • Codigo de N-cuerpos (AP3M) + SPH desarrolladopormiembros del grupo (Serna, Dominguez-Tenreiro, Saiz, 2003). Implentaciónreciente de modelos de evoluciónquímica. La version serie ha producidosimulaciones de galaxias realistas al comparalos con lasobservaciones. • Paralelizado a OpenMpparasistemas de memoriacompartida. • Proyecto DECI pararealizarsimulaciones en sistemas ALTIX de memoriacompartida (LRZ) • Proyecto de la RES pararealizarsimulaciones en el ALTIX del BSC. • Portabilidad a MPI parapoderrealizarsimulaciones de mayor volumen y número de partículas • Nuevo código de N-cuerpos MPI paralelo: GRACOS (AP3M algorithm) • Implementación de SPH sobre GRACOS: • Olga Zamora . Nuevo ContratadoDoctor porAcción Especial UMH (A. Serna) -BSC (J. Cela) (6 meses) y CONSOLIDER SyeC (6 meses) Reunión Consolider 2011

  12. OTRAS ACCIONES REALIZADAS • VISUALIZACIÓN DE SIMULACIONES EN 3D • Adaptacion del código de ray tracing SPLOTCH, desarrolladopor K. Dolag del MPA, paraadaptarlo a la visualizacion de simulaciones GADGET. • Cumulos MUSIC: http://music.multidark.org • Realización de animaciones 3D de simulaciones del proyectoMareNostrum Numerical Cosmology Project por Carlos Tripianan (BSC) • PARARELIZACION MPI DE CODIGO DE IDENTIFICACION DE OBJETOS EN SIMULACIONES 3D • Desarrollados de S. Knollmann del codigo AHF. • Version mixtaOpenMP –MPI adaptada a la lectura de datosprocedentes de diversoscodigosnumericos (GADGET, RAMSES, DEVA, GASOLINE..) • Desarrollo de JUMP: Detector de objetosestelares en Halos. Reunión Consolider 2011

  13. Acceso a recursos computacionalesen 2011 • PRACE: • Simulations of High-z Universe. (P.I. G. Yepes) (5 Millones horas concedidas en CURIE) • Red Española Supercomputación: • MarenostrumNumericalCosmology Project (MNCP) (P.I. G. Yepes) • ( > 4 Millones cpuhours en 2011 en MN) • GALFOBS ( P.I. R. DomíguezTenreiro). (400 K horas en BSC Altix) • GALACTICA ( P.I. R. DomíguezTenreiro). (200 K horas en BSC Altix) • LeibnitzRechenZentrum (LRZ). • The Short Scalesstructureproblem of CDM: (P.I. S. Gottlöber, AIP). (1 Millionhours in SuperMUC ) • JülichSupercomputer Center (FZJ) • The CLUES project ( S. Gottlober, G. Yepes, Y. Hoffman) (1 M hours in Juropa) • TheJuBiLEEproject. (S. Gottlober, G. Yepes, I. Iliev et al). A 60003 particlesimulation in 6 Gpcvolume. (2.5 Millionhours in SuperMUC) Reunión Consolider 2011

  14. Publications (2011) • Haloes gone MAD: The Halo-Finder Comparison Project, Knebe A., Knollmann S. R., Muldrew S. I., Pearce F. R., Aragon-Calvo M. A., Ascasibar Y., Behroozi P. S., Ceverino D., Colombi S., Diemand J., Dolag K., Falck B. L., Fasel P., Gardner J., Gottlöber S., Hsu C.-H., Iannuzzi F., Klypin A., Lukić Z., Maciejewski M., McBride C., Neyrinck M. C., Planelles S., Potter D., Quilis V., Rasera Y., Read J. I., Ricker P. M., Roy F., Springel V., Stadel J., Stinson G., Sutter P. M., Turchaninov V., Tweed D., Yepes G., Zemp M., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 415, Issue 3, pp. 2293-2318. • Comparison of an X-ray-selected sample of massive lensing clusters with the MareNostrum Universe ΛCDM simulation, Meneghetti M., Fedeli C., Zitrin A., Bartelmann M., Broadhurst T., Gottlöber S., Moscardini L., Yepes G., 2011, Astronomy & Astrophysics, Volume 530, id.A17 • The preferred direction of infalling satellite galaxies in the Local Group, Libeskind N. I., Knebe A., Hoffman Y., Gottlöber S., Yepes G., Steinmetz M., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 411, Issue 3, pp. 1525-1535. • Dark Matter Decay and Annihilation in the Local Universe: Clues from Fermi, Cuesta A. J., Jeltema T. E., Zandanel F., Profumo S., Prada F., Yepes G., Klypin A., Hoffman Y., Gottlöber S., Primack J., Sánchez-Conde M. A., Pfrommer C., 2011, The Astrophysical Journal Letters, Volume 726, Issue 1, article id. L6 (2011). • Reionization of the Local Group of galaxies, Iliev I. T., Moore B., Gottlöber S., Yepes G., Hoffman Y., Mellema G., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 413, Issue 3, pp. 2093-2102. • Measuring the Dark Flow with Public X-ray Cluster Data, Kashlinsky A., Atrio-Barandela F., Ebeling H., 2011, The Astrophysical Journal, Volume 732, Issue 1, article id. 1 (2011). • The luminosities of backsplash galaxies in constrained simulations of the Local Group, Knebe A., Libeskind N. I., Knollmann S. R., Martinez-Vaquero L. A., Yepes G., Gottlöber S., Hoffman Y., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 412, Issue 1, pp. 529-536. • Large-scale gas dynamics in the adhesion model: implications for the two-phase massive galaxy formation scenario, Domínguez-Tenreiro R., Oñorbe J., Martínez-Serrano F., Serna A., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 413, Issue 4, pp. 3022-3038. • The dark matter assembly of the Local Group in constrained cosmological simulations of a Λ cold dark matter universe, Forero-Romero J. E., Hoffman Y., Yepes G., Gottlöber S., Piontek R., Klypin A., Steinmetz M., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 417, Issue 2, pp. 1434-1443. • The cosmological free-free signal from galaxy groups and clusters, Ponente P. P., Diego J. M., Sheth R. K., Burigana C., Knollmann S. R., Ascasibar Y., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 410, Issue 4, pp. 2353-2362. • Vector dark energy and high-z massive clusters, Carlesi E., Knebe A., Yepes G., Gottlöber S., Beltrán Jiménez J., Maroto A. L., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Online Early • Too small to succeed? Lighting up massive dark matter subhaloes of the Milky Way, di Cintio A., Knebe A., Libeskind N. I., Yepes G., Gottlöber S., Hoffman Y., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 417, Issue 1, pp. L74-L78. • Renegade subhaloes in the Local Group, Knebe A., Libeskind N. I., Doumler T., Yepes G., Gottlöber S., Hoffman Y., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society: Letters, Volume 417, Issue 1, pp. L56-L60. • Disentangling the dark matter halo from the stellar halo, Libeskind N. I., Knebe A., Hoffman Y., Gottlöber S., Yepes G., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Online Early • Bulk flows from clusters of galaxies, Atrio-Barandela F., Kashlinsky A., Ebeling H., Kocevski D., Edge A., 2011, Journal of Physics: Conference Series, Volume 314, Issue 1, pp. 012083 (2011). • Large-scale environmental bias of the high-redshift quasar line-of-sight proximity effect, Partl A. M., Müller V., Yepes G., Gottlöber S., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 415, Issue 4, pp. 3851-3864. • CLARA's view on the escape fraction of Lyman α photons in high-redshift galaxies, Forero-Romero J. E., Yepes G., Gottlöber S., Knollmann S. R., Cuesta A. J., Prada F., 2011, Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, Volume 415, Issue 4, pp. 3666-3680. • Massive Galaxies at High z: Assembly Patterns, Structure, and Dynamics in the Fast Phase of Galaxy Formation, Oñorbe J., Martínez-Serrano F. J., Domínguez-Tenreiro R., Knebe A., Serna A., 2011, The Astrophysical Journal Letters, Volume 732, Issue 2, article id. L32 (2011). • Radio relics in the MareNostrum Universe., Nuza S. E., Hoeft M., Göttloeber S., van Weeren R., Yepes G., 2011, MemoriedellaSocietaAstronomicaItaliana, v.82, p.674 (2011) • The Matter Power Spectrum of Dark Energy Models and the Harrison-Zel'dovich Prescription, Durán I., Atrio-Barandela F., Pavón D., 2011, eprintarXiv:1109.4038 • Modelling the fraction of Lyman Break Galaxies with strong Lyman alpha emission at 5 < z < 7, Forero-Romero J. E., Yepes G., Gottloeber S., Prada F., 2011, eprintarXiv:1109.0228 • Halo Contraction Effect in Hydrodynamic Simulations of Galaxy Formation, Gnedin O. Y., Ceverino D., Gnedin N. Y., Klypin A. A., Kravtsov A. V., Levine R., Nagai D., Yepes G., 2011, eprint arXiv:1108.5736 Reunión Consolider 2011

  15. Other activities • Interaction with other CONSOLIDER groups: • The MPI paralelization of the P-Deva code is being carried out in collaboration with the group of J.M. Cela at BSC. • The scaling tests of the new ginnungagapi.c. program has been done in Marenostrum in coll. With the BSC group. • Contracts financed under the CSD2007-00050: • Dr. Steffen Knollman. Senior Postdoc. Fully employed buConsolider. Since May 2009. • Dr Olga Zamora. Recent Postdoc. Partially employed by Consolider. 6 months. Reunión Consolider 2011

  16. Activitiesfor 2012 • Improvingthe new GINNUGAGAP IC codebyadding a routineforthegeneration of zoomedsimulations of variable massresolution. • Continuewiththedevelopment of the MPI version of P-DEVA in collaborationwith BSC group. • Development of aninteractivedatabase of grandchallengesimulationresults. • Creation of a web sitethatwillmakethe data publiclyavailabletotheastrophysicscommunitythrough web interface as in the V.O. Reunión Consolider 2011

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