Hinter jeder modernen Geschichte der kosmologischen Entdeckung steht der Supercomputer, der dies ermöglicht hat. Dies war der Fall bei der gestrigen Ankündigung des Planck-Missionsteams der Europäischen Weltraumagenturen, die Altersschätzung für das Universum auf 13,82 Milliarden Jahre anzuheben und die Parameter für die Mengen dunkler Materie, dunkler Energie und einfacher alter baryonischer Materie im Universum zu optimieren.
Planck baute auf unserem Verständnis des frühen Universums auf und lieferte uns das bislang detaillierteste Bild des kosmischen Mikrowellenhintergrunds (CMB), des „fossilen Relikts“ des Urknalls, das 1965 erstmals von Penzias & Wilson entdeckt wurde. Plancks Entdeckungen bauten auf dem CMB auf Karte des Universums, die von der Wilkinson Microwave Anisotropy Probe (WMAP) beobachtet wurde und zur weiteren Validierung der Urknalltheorie der Kosmologie dient.
Das Studium der winzigen Schwankungen im schwachen kosmischen Mikrowellenhintergrund ist jedoch nicht einfach, und hier kommt Hopper ins Spiel. Von seinem L2 Lagrange-Standpunkt jenseits des Erdmondes aus beobachten Plancks 72 Onboard-Detektoren den Himmel mit 9 verschiedenen Frequenzen und führen einen vollständigen Scan von durch der Himmel alle sechs Monate. Diese erste Veröffentlichung von Daten ist der Höhepunkt von Beobachtungen im Wert von 15 Monaten, die fast eine Billion Gesamtproben repräsentieren. Planck zeichnet durchschnittlich 10.000 Proben pro Sekunde auf und scannt jeden Punkt am Himmel etwa 1.000 Mal.
Diese Analyse ist selbst für einen Supercomputer eine Herausforderung. Hopper ist ein Cray XE6-Supercomputer, der im National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) des Energieministeriums des Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien stationiert ist. Der nach der Informatikerin und Pionierin Grace Hopper benannte Supercomputer verfügt über satte 217 Terabyte Speicher auf 153.216 Computerkernen mit einer Spitzenleistung von 1,28 Petaflops pro Sekunde. Hopper platzierte sich im November 2010 auf Platz fünf der Liste der weltweit besten Supercomputer. (Der Supercomputer Tianhe-1A im Nationalen Supercomputerzentrum in Tianjin, China, war mit einer Spitzenleistung von 4,7 Petaflops pro Sekunde die Nummer eins.)
Eine der größten Herausforderungen für das Team, das die von Planck generierte Flut von CMB-Daten durchforstet, bestand darin, das „Rauschen“ und die Vorspannung der Detektoren selbst herauszufiltern.
"Es ist mehr als nur Insekten an einer Windschutzscheibe, die wir entfernen möchten, um das Licht zu sehen, sondern ein Sturm von Insekten um uns herum in alle Richtungen", sagte der Planck-Projektwissenschaftler Charles Lawrence. Um dies zu überwinden, führt Hopper Simulationen durch, wie der Himmel Planck unter verschiedenen Bedingungen erscheinen würde, und vergleicht diese Simulationen mit Beobachtungen, um Daten herauszufiltern.
"Durch die Skalierung auf Zehntausende von Prozessoren haben wir die Zeit, die für die Ausführung dieser Berechnungen benötigt wird, von unmöglichen 1.000 Jahren auf einige Wochen reduziert", sagte Ted Kisner, Laboratorium in Berkeley und Planck-Wissenschaftler.
Die Planck-Mission ist jedoch nicht die einzige Daten, an der Hopper beteiligt ist. Hopper und NERSC waren auch an der Entdeckung des endgültigen Neutrino-Mischwinkels im letzten Jahr beteiligt. Hopper befasst sich derzeit auch mit der Untersuchung von Wellen-Plasma-Wechselwirkungen, Fusionsplasmen und vielem mehr. Sie können die Projekte, mit denen NERSC-Computer derzeit auf ihrer Site beauftragt sind, sowie die in Echtzeit verwendeten CPU-Kernstunden anzeigen. Vielleicht könnte ein zukünftiger Nachkomme von Hopper tief darüber nachdenken Per Anhalter durch die Galaxis Ruhm Wettbewerb bei der Lösung der Antwort auf das Leben, das Universum und alles.
Herzlichen Glückwunsch auch an die Forscher von Planck und NERSC. Gestern war ein großartiger Tag, um Kosmologe zu werden. Zumindest werden die Leute das Feld vielleicht nicht weiter verwechseln Kosmetologie… Vertrau uns, du willst nicht, dass ein Kosmologe deine Haare stylt!
