Nota de Imprensa

Supercomputador situado à altitude mais elevada está a postos

Correlador ALMA transforma muitas antenas num único telescópio gigante

21 de Dezembro de 2012

Um dos mais poderosos supercomputadores do mundo encontra-se completamente instalado e testado a elevada altitude, já que se encontra situado num local remoto dos Andes do norte chileno. É o atingir de um dos marcos mais importantes relativos à conclusão do Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA), o telescópio terrestre mais complexo da história. O correlador especializado do ALMA tem mais de 134 milhões de processadores e executa até 17 milhares de biliões de operações por segundo, uma velocidade apenas comparável ao supercomputador mais rápido de uso geral que existe em funcionamento atualmente.

O correlador é um componente essencial do ALMA, um telescópio astronómico composto por uma rede de 66 antenas parabólicas. Os 134 milhões de processadores combinam e comparam continuamente os ténues sinais celestes recebidos pelas antenas da rede ALMA, separadas entre si de distâncias que vão até aos 16 quilómetros, permitindo que as antenas trabalhem em conjunto como se de um único telescópio gigante se tratassem. A informação colectada por cada antena tem que ser combinada com a informação de todas as outras. Na sua capacidade máxima de 64 antenas [1], o correlador tem que executar 17 milhares de biliões de cálculos por segundo [2]. O correlador foi construído especificamente para esta tarefa, mas o número de cálculos por segundo é comparável ao desempenho dos mais rápidos supercomputadores de uso geral que existem atualmente [3].

"Este desafio informático único pedia um design inovador, tanto no que respeita aos componentes individuais como relativamente à arquitetura geral do correlador," diz Wolfgang Wild, o Diretor de Projeto europeu do ALMA , do ESO.

O design inicial do correlador, assim como a sua construção e instalação, foi liderado pelo National Radio Astronomy Observatory (NRAO, Observatório Nacional de Rádio Astronomia dos Estados Unidos), o principal parceiro norte-americano no ALMA. O projeto do correlador foi financiado pela National Science Foundation (Fundação Nacional Científica) dos EU, com participações do ESO.

"A construção e instalação do correlador foi o atingir de um enorme marco no culminar da participação da América do Norte no projeto internacional de construção do ALMA," disse Mark McKinnon, o Diretor de Projeto norte americano do ALMA, do NRAO. "Os desafios técnicos foram enormes, mas a nossa equipa soube superá-los", acrescentou.

Como parceiro europeu no ALMA, o ESO forneceu também uma parte fundamental do correlador: um sistema versátil completamente novo de filtro digital, concebido na Europa, foi incorporado no design inicial do NRAO. Um conjunto de 550 quadros de circuitos de filtros digitais de vanguarda foi concebido e construído para o ESO pela Universidade de Bordeaux [4], em França [4]. Com estes filtros, a radiação que o ALMA colecta pode ser separada em 32 vezes mais intervalos de comprimentos de onda do que no design original, e cada um destes intervalos pode ser muito bem calibrado. "Esta enorme flexibilidade é fantástica; permite-nos cortar o espectro de radiação que o ALMA vê e concentrarmo-nos nos comprimentos de onda precisos que são necessários para determinada observação, seja ela mapear as moléculas de gás numa nuvem de formação estelar ou procurar algumas das galáxias mais distantes do Universo," disse Alain Baudry, da Universidade de Bordeaux, o líder da equipa europeia do correlador ALMA.

Outro desafio foi o local extremo. O correlador encontra-se alojado no Edifício Técnico do Local de Operações da Rede ALMA (AOS, sigla do inglês), o edifício de alta tecnologia do mundo inteiro que se situa a maior altitude. A 5000 metros o ar é rarefeito e por isso precisamos do dobro do fluxo normal de ar para refrigerar a máquina, que consome cerca de 140 kilowatts de potência. Com este ar não podemos usar unidades de disco com sistemas giratórios para os computadores, uma vez que as cabeças de read/write precisam de uma almofada de ar, que impede que choquem com os seus suportes. Adicionalmente, a actividade sísmica é comum e por isso o correlador teve que ser desenhado de modo a suportar as vibrações associadas aos tremores de Terra.

O ALMA começou as observações científicas em 2011, com uma rede parcial de antenas. Uma parte do correlador estava já a ser utilizada para combinar os sinais vindos da rede parcial, mas agora o sistema completo encontra-se pronto. O correlador está pronto para o ALMA começar a operar com um maior número de antenas, o que aumentará a sensibilidade e a qualidade de imagem das observações.

O ALMA está quase pronto e será inaugurado em março de 2013. 

Notas

[1] O correlador ALMA é um dos dois sistemas deste tipo existentes no complexo ALMA. A rede total de 66 antenas ALMA é composta por uma rede principal de 50 antenas (metade fornecidas pelo ESO e metade pelo NRAO) e uma rede adicional complementar de 16 antenas chamada Atacama Compact Array (ACA), que foi fornecida pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ). Um segundo correlador, construído pela empresa Fujitsu e entregue pelo NAOJ, faz a correlação das 16 antenas do ACA independentemente, excepto nos casos em que antenas ACA seleccionadas se combinam com as 50 antenas da rede principal, que se encontram mais dispersas umas das outras.

[2] 17 milhares de biliões são 17 000 000 000 000 000.

[3] O detentor do recorde na lista do Top 500 de supercomputadores de uso geral é o Titan, da empresa Cray Inc., no qual se mediu 17.59 milhares de biliões de operações por segundo. Note que o correlador do ALMA é um supercomputador com uma tarefa bem determinada e por isso não pode ser considerado nesta lista.

[4] Este trabalho foi a continuação de um trabalho sobre novos conceitos para o correlador, feito pela Universidade de Bordeaux, num consórcio que também envolveu o ASTRON, na Holanda e o Observatório de Arcetri, na Itália.

Informações adicionais

O ALMA, uma infraestrutura astronómica internacional, é uma parceria entre a Europa, a América do Norte e o Leste Asiático, em cooperação com a República do Chile. A construção e operação do ALMA é coordenada pelo ESO, em prol da Europa, pelo Observatório Nacional de Rádio Astronomia (NRAO), em prol da América do Norte e pelo Observatório Astronómico Nacional do Japão (NAOJ), em prol do Leste Asiático. O Joint ALMA Observatory (JAO) fornece uma liderança e direção unificadas na construção, comissionamento e operação do ALMA.

O ESO é a mais importante organização europeia intergovernamental para a investigação em astronomia e é o observatório astronómico mais produtivo do mundo. O ESO é financiado por 15 países: Alemanha, Áustria, Bélgica, Brasil, Dinamarca, Espanha, Finlândia, França, Holanda, Itália, Portugal, Reino Unido, República Checa, Suécia e Suíça. O ESO destaca-se por levar a cabo um programa de trabalhos ambicioso, focado na concepção, construção e funcionamento de observatórios astronómicos terrestres de ponta, que possibilitam aos astrónomos importantes descobertas científicas. O ESO também tem um papel importante na promoção e organização de cooperação na investigação astronómica. O ESO mantém em funcionamento três observatórios de ponta, no Chile: La Silla, Paranal e Chajnantor. No Paranal, o ESO opera o Very Large Telescope, o observatório astronómico óptico mais avançado do mundo e dois telescópios de rastreio. O VISTA, o maior telescópio de rastreio do mundo que trabalha no infravermelho e o VLT Survey Telescope, o maior telescópio concebido exclusivamente para mapear os céus no visível. O ESO é o parceiro europeu do revolucionário telescópio ALMA, o maior projeto astronómico que existe atualmente. O ESO encontra-se a planear o European Extremely Large Telescope, E-ELT, um telescópio de 39 metros que observará na banda do visível e próximo infravermelho. O E-ELT será "o maior olho no céu do mundo". 

Links

• Mais sobre o ALMA no ESO
• O Joint ALMA Observatory

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Floirac, France
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Este texto é a tradução da Nota de Imprensa do ESO eso1253, cortesia do ESON, uma rede de pessoas nos Países Membros do ESO, que servem como pontos de contacto local com os meios de comunicação social, em ligação com os desenvolvimentos do ESO. A representante do nodo português é Margarida Serote.