Un superordenador desvela los secretos del Sol

La posibilidad de desvelar algunos de los mayores misterios científicos está cada vez más cerca gracias al uso de los superordenadores, máquinas con enormes capacidades de cálculo y que pueden realizar simulaciones que serían imposibles en el laboratorio, basándose en complejos algoritmos matemáticos.

Uno de los últimos misterios revelados es el comportamiento de las manchas solares y su impacto sobre la Tierra. El responsable ha sido el BlueFire, la supercomputadora IBM del Centro Nacional de Investigación Atmosférica de EEUU (NCAR, por sus siglas en inglés), en Boulder (Colorado).

Gracias a complicadas ecuaciones que describen, entre otras cosas, los procesos físicos del Sol, la transferencia de energía y la dinámica de fluidos, la máquina que realiza 76 billones de cálculos por segundo ha recreado, con la colaboración del Instituto Max Planck para la investigación del Sistema Solar (Alemania), el primer modelo informático del comportamiento de las manchas solares.

Los investigadores diseñaron un área virtual en tres dimensiones con unas medidas que multiplicaban por ocho el diámetro ecuatorial terrestre y con una profundidad de casi 6.000 kilómetros, equivalente al radio de la Tierra. El resultado es una serie de espectaculares imágenes coloreadas y con gran detalle, en las que se ve la región central, llamada umbra, así como estrechos filamentos intentando escapar y las corrientes de energía que atraviesan las manchas por su parte inferior, que no son detectables con telescopios.

"Es la primera vez que recreamos el modelo de una mancha solar completa", explica el investigador de NCAR Matthias Rempel, quien afirma que este avance es un paso importante para entender las fuerzas que actúan bajo la superficie solar y causan las manchas. "Nuestras simulaciones harán avanzar a pasos agigantados la investigación sobre la manera que tiene el Sol de funcionar y las interacciones entre la materia que expulsa y la atmósfera terrestre".

Está comprobado que la actividad magnética de las manchas solares incide en el clima terrestre e, incluso, en el funcionamiento de los satélites, aunque se desconoce cómo. "Los avances en supercomputación están permitiendo que nos acerquemos a algunos de los procesos fundamentales del Sol", dice Michael Knölker, director del NCAR.

Las posibilidades de los superordenadores son casi infinitas. José María Cela, director de Aplicaciones Computacionales del Barcelona Supercomputing Center (BSC), donde se encuentra el superordenador Mare Nostrum (MN), menciona algunas simulaciones que le impactaron. "Una fue la de cómo se desplazan las ondas sísmicas por todo el mundo y otra fue la del comportamiento de un líquido a nivel atómico".

En el BSC, cada cuatro meses se llevan a cabo proyectos procedentes de numerosos centros de investigación españoles referidos a cuatro campos: astrofísica y ciencias de la Tierra, ciencias de la vida (dinámica molecular de proteínas y estudios genómicos), química y ciencia de los materiales, y física e ingeniería.

Megahardware

En palabras de Cela, un superordenador no es más que "la agregación de muchos ordenadores unidos por un sistema de comunicación muy rápido con el que hablan cada pocos milisegundos". "Es como juntar 10.000 PC y que cada uno de ellos realice una tarea específica que corresponde a un todo", señala. Su potencia se mide en número de procesadores (el MN, por ejemplo, tiene 10.240) y en flops, o número de operaciones aritméticas por segundo. El Mare Nostrum tiene 94 teraflops (billones de flops).

Pero Cela revela que el avance de estas máquinas es muy rápido. "El MN se inauguró en 2006, y entonces era el cuarto del mundo y el primero en Europa". Sin embargo, según el último listado de los superordenadores más potentes del mundo, nueve de los diez primeros están situados en Estados Unidos. En Europa, ahora el más potente es el Jugene alemán el undécimo en la clasificación global, con 22 teraflops de capacidad, mientras que el MN ocupa el 40 del mundo.

En este sentido, España ha firmado el acuerdo europeo PRACE, en el que se sitúa entre los cinco países duros (junto a Francia, Holanda, Gran Bretaña y Alemania) que se han comprometido a invertir cada cinco años unos 20.000 millones de euros para tener al menos una supercomputadora europea en el Top 5 mundial.

Los ordenadores más potentes del mundo

1. IBM Roadrunner. Los Alamos National Laboratory (EEUU). 1.465,70 Tflops

2. Cray Jaguar. Oak Ridge National Laboratory (Oak Ridge, EEUU). 1.059 Tflops

3. SGI Pleiades. NASA/Ames Research Center/NAS (Mountain View, EEUU). 608,83 Tflops

4. IBM BlueGene. DOE/NNSA/LLNL. Livermore (EEUU). 596,38 Tflops

5. IBM BlueGene. Argonne National Laboratory. Argonne (EEUU). 557,06Tflops.