Persbericht

Alle lichten op groen voor hoogste supercomputer

ALMA-correlator verandert vele antennes in een reuzentelescoop

21 december 2012

Een van de krachtigste supercomputers ter wereld staat nu helemaal compleet en bedrijfsklaar op zijn afgelegen, hoge locatie in de Noord-Chileense Andes. Daarmee is een van de laatste grote mijlpalen bereikt bij de voltooiing van de Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), de meest geavanceerde telescoop aller tijden. De speciaal voor ALMA gebouwde ‘correlator’ telt meer dan 134 miljoen processors en kan 17 biljard berekeningen per seconden uitvoeren – een snelheid die vergelijkbaar is met die van de snelste universele supercomputers van dit moment.

De correlator is een cruciaal onderdeel van ALMA, een telescoop bestaande uit een opstelling van 66 schotelvormige antennes verspreid over een afstand van maximaal zestien kilometer. De 134 miljoen processors van de correlator zijn voortdurend bezig om de zwakke kosmische signalen die de antennes opvangen met elkaar te combineren en vergelijken. Hierdoor kunnen de antennes als één enorme telescoop fungeren. De informatie die elke antenne verzamelt, moet met die van elke andere antenne worden gecombineerd. Op zijn maximale capaciteit van 64 antennes [1] moet de correlator maximaal 17 biljard berekeningen per seconde uitvoeren [2]. De correlator is speciaal voor deze taak ontworpen, maar zijn snelheid doet niet onder voor die van de snelste supercomputers ter wereld [3].

‘Deze unieke rekenuitdaging vroeg om een innovatief ontwerp, zowel voor de afzonderlijke componenten als voor de totale architectuur van de correlator,’ zegt Wolfgang Wild, de Europese ALMA-projectmanager, van ESO.

Het eerste ontwerp van de correlator, en zijn bouw en installatie, stond onder leiding van de Amerikaanse National Radio Astronomy Observatory (NRAO), de belangrijkste Noord-Amerikaanse partner in ALMA. Het correlatorproject werd gefinancierd door de Amerikaanse National Science Foundation, met bijdragen van ESO.

‘De voltooiing en installatie van de correlator is een enorme mijlpaal in de uitvoering van het Noord-Amerikaanse aandeel in het internationale ALMA-constructieproject,’ zegt Mark McKinnon, de Noord-Amerikaanse ALMA-projectdirecteur bij de NRAO. ‘De technische uitdagingen waren enorm, maar het is ons team gelukt.’

Als de Europese partner in ALMA speelde ook ESO een sleutelrol bij de totstandkoming van de correlator: in het eerste NRAO-ontwerp is een compleet nieuw en veelzijdig digitaal filtersysteem van Europees makelij opgenomen. De 550 geavanceerde printplaten voor deze digitale filters zijn ontworpen en gemaakt door de Universiteit van Bordeaux (Frankrijk) [4]. Met deze filters kan het licht dat ALMA opvangt in 32 keer zoveel golflengtegebieden worden gesplitst dan in het oorspronkelijke ontwerp mogelijk was, en elk van deze gebieden kan nauwkeurig worden ingesteld. ‘Deze enorm verbeterde flexibiliteit is fantastisch: zij stelt ons in staat om ons op precies die golflengten te concentreren die we voor een bepaalde waarneming nodig hebben – of dat nu het in kaart brengen van de gasmoleculen in een stervormingsgebied is of het speuren naar de verste sterrenstelsels in het heelal,’ zegt Alain Baudry van de Universiteit van Bordeaux, de Europese teamleider van de ALMA-correlator.

Een andere uitdaging was de extreme locatie. De correlator staat in het technische hoofdgebouw van de ALMA Array Operations Site (AOS), het hoogste hightechgebouw ter wereld. Daar, op een hoogte van vijfduizend meter, is de lucht zo ijl, dat een twee keer zo sterke luchtstroom nodig is om de machine, die een vermogen van ongeveer 140 kilowatt heeft, te koelen. In die ijle lucht kunnen ook geen draaiende harde schijven worden gebruikt, omdat het ‘kussen’ van lucht dat voorkomt dat de lees/schrijfkop in aanraking komt met de dataschijf te dun is. En omdat de correlator in een aardbevingsgebied staat, moet hij ook bestand zijn tegen hevige trillingen.

De wetenschappelijke waarnemingen met ALMA zijn in 2011 van start gegaan met een deel van de antennes. Een stuk van de correlator werd al gebruikt om de signalen van de gedeeltelijke array te combineren, maar nu is het systeem compleet. De correlator is klaar om ALMA met een groter aantal antennes te laten werken, wat de gevoeligheid en beeldkwaliteit van de waarnemingen vergroot.

ALMA is bijna voltooid en zal in maart 2013 feestelijk in gebruik worden gesteld.

Noten

[1] De ALMA-correlator heeft gezelschap. De 66 antennes van ALMA vormen een hoofdarray van 50 antennes (de ene helft van ESO, de andere helft van NRAO) en een aanvullende array van 16 antennes – de Atacama Compact Array (ACA) – die door de National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ) is geleverd. Een tweede correlator, gebouwd door de firma Fujitsu en geïnstalleerd door het NAOJ, zorgt voor onafhankelijke correlaties van de 16 ACA-antennes, behalve wanneer deze worden gecombineerd met de 50 meer verspreid opgestelde antennes van de hoofdarray.

[2] 17 biljard = 17.000.000.000.000.000.

[3] De huidige recordhouder in de TOP500-lijst van universele supercomputers is de Titan, van de firma Cray, die 17,59 biljard berekeningen per seconde kan uitvoeren. Omdat de ALMA-correlator maar voor één specifieke taak wordt gebruikt, komt hij niet in aanmerking voor deze lijst.

[4] Dit werk bouwde voort op nieuwe correlatorconcepten die de Universiteit van Bordeaux heeft ontwikkeld binnen een consortium waartoe ook de Nederlandse stichting ASTRON en de Italiaanse Arcetri-sterrenwacht behoorden.

Meer informatie

ALMA, een internationale astronomische faciliteit, is een samenwerkingsverband van Europa, Noord-Amerika en Oost-Azië, met steun van de republiek Chili. De bouw en het beheer van ALMA worden namens Europa geleid door ESO, namens Noord-Amerika door het National Radio Astronomy Observatory (NRAO) en namens Oost-Azië door het National Astronomical Observatory of Japan (NAOJ). De overkoepelende leiding en het toezicht op bouw, ingebruikname en beheer van ALMA is in handen van het Joint ALMA Observatory (JAO).

ESO is de belangrijkste intergouvernementele astronomische organisatie in Europa en de meest productieve sterrenwacht ter wereld. Zij wordt ondersteund door vijftien landen: België, Brazilië, Denemarken, Duitsland, Finland, Frankrijk, Italië, Nederland, Oostenrijk, Portugal, Spanje, Tsjechië, het Verenigd Koninkrijk, Zweden en Zwitserland. ESO voert een ambitieus programma uit, gericht op het ontwerpen, bouwen en beheren van grote sterrenwachten die astronomen in staat stellen om belangrijke wetenschappelijke ontdekkingen te doen. Ook speelt ESO een leidende rol bij het bevorderen en organiseren van samenwerking op astronomisch gebied. ESO beheert drie waarnemingslocaties van wereldklasse in Chili: La Silla, Paranal en Chajnantor. Op Paranal staan ESO’s Very Large Telescope (VLT), de meest geavanceerde optische sterrenwacht ter wereld, en twee surveytelescopen: VISTA werkt in het infrarood en is de grootste surveytelescoop ter wereld en de VLT Survey Telescope is de grootste telescoop die uitsluitend is ontworpen om de hemel in zichtbaar licht in kaart te brengen. ESO is ook de Europese partner van de revolutionaire telescoop ALMA, het grootste astronomische project van dit moment. Daarnaast bereidt ESO momenteel de bouw voor van de 39-meter Europese Extremely Large optical/near-infrared Telescope (E-ELT), die ‘het grootste oog op de hemel’ ter wereld zal worden.

Links

• Meer over ALMA bij ESO
• Het Joint ALMA Observatory

Contact

Alain Baudry
Laboratoire d'Astrophysique de Bordeaux, Université Bordeaux
Floirac, France
Tel: +33 5 57 77 61 62
E-mail: baudry@obs.u-bordeaux1.fr

Douglas Pierce-Price

Public Information Officer, European Southern Observatory

Garching bei München, Germany

Tel: +49 89 3200 6759
E-mail: dpiercep@eso.org

John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, USA
Tel: +1 434 244 6816
E-mail: jstoke@nrao.edu

Rodrigo Alvarez (press contact België)
ESO Science Outreach Network en Planetarium, Royal Observatory of Belgium
Tel: +32-2-474 70 50
E-mail: eson-belgië@eso.org

Connect with ESO on social media