Lehdistötiedote

Kaikki järjestelmät toiminnassa korkeimmalla sijaitsevassa supertietokoneessa

ALMA:n korrelaattori muuntaa erilliset antennit yhdeksi jättiläisteleskoopiksi

21. joulukuuta 2012

Yksi maailman tehokkaimmista supertietokoneista on nyt täysin asennettu ja testattu etäisessä sijaintipaikassaan, korkealla merenpinnasta, Pohjois-Chilen Andeilla. Tämä juhlistaa yhtä suurimmista jäljellä olevista virstanpylväistä maailmanhistorian taidokkaimman maanpäällisen teleskoopin, ALMA:n (Atacama Large Millimetre/submillimetre Array) valmistumisen edellä. Erityiskäyttöisessä ALMA-korrelaattorissa on yli 134 miljoonaa prosessoria ja se suorittaa jopa 17 tuhatta biljoonaa laskutoimitusta sekunnissa. Nopeus on verrannollinen maailman nykyään tehokkaimpaan yleiskäyttöiseen supertietokoneeseen.

Korrelaattori on kriittinen komponentti ALMA:ssa, 66 lautasantennista koostuvassa tähtitieteellisessä teleskoopissa. Korrelaattorin 134 miljoonaa prosessoria yhdistävät ja vertailevat vaimeita ALMA:n havaitsemia taivaallisia signaaleja. ALMA:n lautasantennit ovat enimmillään jopa 16 kilometrin etäisyydellä toisistaan, minkä johdosta antennit voivat toimia yhdessä suunnattoman suurena teleskooppina. Jokaisen antennin keräämä informaatio täytyy yhdistää kaikkien muiden informaatioon. Korrelaattorin maksimikapasiteetilla, 64 antennia [1], jopa 17 tuhatta biljoonaa laskutoimitusta täytyy tehdä joka sekunti [2]. Korrelaattori rakennettiin erityisesti tätä tehtävää varten, mutta laskutoimitusten määrä on verrannollinen maailman nopeimpiin yleiskäyttöisiin supertietokoneisiin [3].

"Tämä ainutlaatuinen laskennallinen haaste vaati kekseliään suunnitelman, niin yksittäisten komponenttien kuin korrelaattorin yleisarkkitehtuurinkin suhteen," sanoo eurooppalainen ALMA-projektipäällikkö Wolfgang Wild ESO:sta.

Korrelaattorin alkuperäistä suunnittelua, samoin kuin sen rakentamista ja asennustöitä johti yhdysvaltalainen NRAO (National Radio Astronomy Observatory), ALMA:n johtava pohjoisamerikkalainen kumppani. Korrelaattoriprojektia rahoitti Yhdysvaltain National Science Foundation, ESO:n osallistuessa hankkeeseen.

"Korrelaattorin valmistuminen ja asentaminen on valtava virstanpylväs Pohjois-Amerikan suorittaess osuuttaan kansainvälisessä ALMA-rakennusprojektissa," sanoi Mark McKinnon, Pohjois-Amerikan ALMA-projektipäällikkö NRAO:sta. "Tekniset haasteet olivat suunnattomat ja ryhmämme selvitti ne," hän lisäsi.

ALMA:n eurooppalaisena osapuolena ESO tarjosi myös avaintekijän korrelaattoriin: täysin uuden ja monipuolisen digitaalisen suodatinjärjestelmän, joka on kehitetty Euroopassa ja liitetty osaksi alkuperäistä NRAO:n suunnitelmaa. Bordeauxin yliopisto Ranskassa suunnitteli ja rakensi ESO:lle 550 kappaleen sarjan huippuluokan digitaalisia suodatinpiirilevyjä [4]. Näiden suotimien kanssa ALMA:n havaitsema valo voidaan jakaa 32 kertaa niin useaan aallonpituusväliin kuin alkuperäisen järjestelmän avulla ja jokaista näistä aallonpituusväleistä voidaan hienosäätää. "Tämä suuresti parantunut joustavuus on suurenmoista; sen avulla me voimme viipaloida ja jakaa ALMA:n havaitseman valon spektriä niin, että voimme keskittyä tarkasti tietyn havainnon vaatimiin aallonpituuksiin - olivat ne sitten tähtienmuodostusalueen kaasumolekyylien kartoitusta tai maailmankaikkeuden etäisimpien galaksien etsimistä," sanoi Euroopan ALMA-korrelaattoriryhmän johtaja Alain Baudry, Bordeauxin yliopistosta.

Toinen haaste oli äärimmäinen sijainti. Korrelaattori sijaitsee ALMA:n teleskooppiryhmän kontrollikeskuksen teknisessä rakennuksessa, joka on maailman korkeimmalla sijaitseva huipputeknologiarakennus. Ilma on ohutta 5000 metrin korkeudella, joten kaksi kertaa normaalia suurempi ilmavirta tarvitaan jäähdyttämään 140 kilowatin teholla toimivaa konetta. Tässä ohuessa ilmassa ei voi käyttää pyöriviä kiintolevyjä, koska niiden luku- ja kirjoituspäät liukuvat ilmatyynyn päällä, joka estää niitä iskeytymästä levyn pintaan- Maanjäristykset ovat yleisiä, joten korrelaattori piti suunnitella kestämään niihin liittyvää tärinää.

ALMA aloitti tieteellisten havaintojen teon vuonna 2011 osittaisella kokoelmalla teleskooppeja. Osittaista korrelaattoria käytettiin jo tuolloin yhdistämään signaalit vajaasta teleskooppiryhmästä, mutta nyt koko järjestelmä on valmis. Korrelaattori odottaa ALMA:n suurempaa määrää antenneja, jotka kasvattavat havaintojen herkkyyttä ja kuvanlaatua.

ALMA on valmistumaisillaan ja vihitään käyttöön maaliskuussa 2013.

Lisähuomiot

[1] ALMA-korrelaattori on yksi kahdesta tällaisesta järjestelmästä ALMA:ssa. ALMA:n täysi 66 antennin teleskooppiryhmä koostuu 50 antennin pääryhmästä (puolet ESO:n ja puolet NRAO:n toimittamina), jota täydentää 16 antennin ACA:ksi (Atacama Compact Array) kutsuttu ryhmä. ACA:n toimittaa NAOJ (National Astronomical Observatory of Japan). Fujitsu-yhtiön rakentama ja NAOJ:n toimittama toinen korrelaattori toimii itsenäisesti ACA:n 16 antennin kanssa, paitsi milloin valikoima ACA-antenneja yhdistetään laajemmalle alueelle sijoitettuun 50 antennin pääryhmään.

[2] 17 000 biljoonaa = 17 000 000 000 000 000

[3] Tämänhetkinen ennätyksenhaltija yleiskäyttöisten supertietokoneiden TOP500-listalla on Cray-yhtiön Titan, jonka on mitattu tekevän 17.59 tuhatta biljoonaa laskutoimitusta sekunnissa. Huomaa, että ALMA-korrelaattori on erityiskäyttöinen supertietokone eikä siten kelpaa tähän luokitukseen.

[4] Tämä työ on seurausta aikaisemmasta korrelaattorin suunnittelusta, jonka Bordeauxin yliopisto teki yhteistyössä alankomaalaisen ASTRON:in ja italialaisen Arcetrin observatorion kanssa.

Lisätietoa

ALMA, kansainvälinen tähtitieteen tutkimuslaitos, on yhteistyöhanke johon osallistuvat Eurooppa, Pohjois-Amerikka ja Itä-Aasia yhteistyössä Chilen kanssa. ALMA:n rakentamista ja toimintaa ohjaa Euroopan osalta ESO, Pohjois-Amerikan osalta Kansallinen radiotähtitieteen observatorio (NRAO) ja Itä-Aasian osalta Japanin Kansallinen tähtitieteellinen observatorio (NAOJ). Yhteinen ALMA-observatorio (JAO) huolehtii ALMA:n rakentamisen, kokoonpanon ja operaation yhtenäisestä johdosta ja hallinnoinnista.

Euroopan eteläinen observatorio (ESO) viettää vuonna 2012 perustamisensa 50-vuotisjuhlaa. ESO on Euroopan johtava hallitustenvälinen tähtitieteen organisaatio ja maailman tieteellisesti tuotteliain tähtitieteellinen observatorio. ESO:lla on 15 jäsenmaata: Alankomaat, Belgia, Brasilia, Espanja, Iso-Britannia, Italia, Itävalta, Portugali, Ranska, Ruotsi, Saksa, Suomi, Sveitsi, Tanska ja Tšekin tasavalta. ESO toteuttaa kunnianhimoista ohjelmaa, joka keskittyy tehokkaiden maanpäällisten havaintovälineiden suunnitteluun, rakentamiseen ja käyttöön. Välineiden avulla tähtitieteilijät voivat tehdä merkittäviä tieteellisiä löytöjä. ESO:lla on myös johtava asema tähtitieteen tutkimuksen kansainvälisen yhteistyön edistämisessä ja organisoinnissa. ESO:lla on Chilessä kolme ainutlaatuista huippuluokan observatoriota: La Silla, Paranal ja Chajnantor. ESO:lla on Paranalilla Very Large Telescope (VLT), maailman kehittynein näkyvää valoa havainnoiva tähtitieteellinen observatorio, ja kaksi kartoitusteleskooppia. VISTA toimii infrapuna-alueella ja on maailman suurin kartoitusteleskooppi. VLT Survey Telescope on suurin vartavasten taivaan näkyvän valon kartoitukseen suunniteltu teleskooppi. ESO on maailman suurimman tähtitieteellisen projektin, vallankumouksellisen ALMA-teleskoopin eurooppalainen yhteistyökumppani. Parhaillaan ESO suunnittelee 39-metrin kokoista optisen/lähi-infrapuna-alueen European Extremely Large -teleskooppia (E-ELT) josta tulee “maailman suurin tähtitaivasta havainnoiva silmä”.

Linkit

• Lisää ALMA:sta ESO:n sivuilla
• Yhteinen ALMA-observatorio

Yhteystiedot

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

Douglas Pierce-Price

Public Information Officer, European Southern Observatory

Garching bei München, Germany

Puh.: +49 89 3200 6759
Sähköposti: dpiercep@eso.org

John Stoke
National Radio Astronomy Observatory (NRAO)
Charlottesville, USA
Puh.: +1 434 244 6816
Sähköposti: jstoke@nrao.edu

Pasi Nurmi (Lehdistön yhteyshenkilö Suomi)
ESO Science Outreach Network ja University of Turku
Turku, Finland
Puh.: +358 29 4504 358
Sähköposti: eson-finland@eso.org

Connect with ESO on social media