Revista Digital Universitaria
ISSN: 1607 - 6079 Publicación mensual
 
1 de marzo de 2010 Vol.11, No.3
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El poder del Supercómputo en la Astrofísica Teórica
Alfredo Santillán González y Liliana Hernández-Cervantes
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El cómputo en la Astrofísica

En la actualidad, hay muy pocas cosas en la Astrofísica que puedan hacerse sin que este de por medio el uso de una computadora, por ejemplo, en pleno siglo XXI sería difícil imaginar tener una comunicación fluida con la comunidad astronómica, nacional o internacional, por medio del correo ordinario; actualmente casi todo se hace vía correo electrónico, por lo que es común que cada instituto o dependencia tenga instalado su propio servidor de correo, sin embargo, existen servidores de correo a los que se puede acceder a través de Internet, tales como los utilizados por Gmail, Hotmail y Yahoo, entre otros, lo sorprendente es que atrás de algo que actualmente es muy común, exista toda una infraestructura computacional que requiere de equipos de alto rendimiento para dar un buen servicio. En el caso de la comunidad científica el uso del correo es necesario para intercambiar información de eventos, tales como los congresos especializados que se organizan en todo el mundo y el envío de artículos a revistas científicas, sólo por mencionar algunos. Aunque el correo es uno de los servicios más utilizados por la comunidad científica, es importante señalar que también se requieren servidores de transferencia de datos (File Transfer Protocol, FTP), y servidores de Web entre otros, los cuales facilitan la interacción entre grupos de investigación de todo el mundo. Las bases de datos juegan un papel vital en la astronomía, ya que en ellas está contenida la información de muchos años de obervaciones de telescopios espaciales y terrestres. También existen otros tipos de bases de datos, en particular, la comunidad astronómica internacional cuenta con una muy importante biblioteca digital, el Astrophysics Data System (ADS), que es manejada y actualizada constantemente por el Smithsonian Astrophysical Observatory (SAO-NASA; http://www.adsabs.harvard.edu/). El ADS tiene acceso a tres bases de datos bibliográficas que cuentan con más de 7.4 millones de entradas (records). El cuerpo principal de datos del ADS consiste en entradas bibliográficas, que son accesibles mediante búsquedas en formatos simples y amigables, y textos digitalizados de la literatura astronómica, que pueden ser vistos y transportados con una interfase muy eficiente y automatizada. Además de integrar a las bases de datos, el ADS permite acceso a una enorme variedad de herramientas y bases externas, que incluye artículos en forma electrónica, así como a catálogos y archivos de diferentes tipos. Asimismo, se tienen enlaces a más de 8.1 millones de entradas mantenidas por otros grupos. Además de lo mencionado anteriormente, podemos decir a grandes rasgos que los astrofísicos utilizan la computación como herramienta indispensable para realizar:

1. Simulaciones numéricas.
2. Procesamiento y análisis de datos observacionales.
3. Búsqueda y manipulación de información astronómica en enormes bases de datos.
4. Control de telescopios.

En este artículo y en particular en la siguiente sección, nos enfocaremos al primer punto ya que, creemos es el que está enormemente relacionado con el supercómputo.

El poder del Supercómputo presente en la Astrofísica

En el siglo XX y hasta la fecha las supercomputadoras han tenido un desarrollo imponente y por lo tanto se han convertido en una herramienta indispensable para realizar extraordinarias y complejas simulaciones numéricas vinculadas a problemas astrofísicos. Recordemos que los experimentos numéricos nos proporcionan información invaluable asociada a sistemas complejos y procesos físicos que ocurren bajo condiciones extremas que serían imposible realizar experimentalmente en un laboratorio y difíciles de observar directamente. Ya que la en la Astronomía no se puede hacer experimentación directa, toda la información se obtiene a partir de la luz o fotones, y partículas cargadas, que son producidas por procesos físicos muy complicados, y que escapan de los objetos astronómicos que se están observando. Sofisticadas simulaciones frecuentemente se utilizan para explicar estos fenómenos, tales como, la actividad en la superficie del Sol, la formación y evolución de planetas, estrellas y galaxias, hasta la estructura a gran escala de nuestro universo, por mencionar algunos. Para tratar de explicar la formación y dinámica de estos fenómenos, los astrofísicos proponen y desarrollan modelos teóricos que consisten en un complicado sistema de ecuaciones que representan al mayor número de procesos físicos posibles involucrados; en pocas situaciones este sistema de ecuaciones llegan tener una solución única o analítica, y por lo tanto, se tiene que recurrir a la soluciones aproximadas que se obtienen a través de métodos numéricos que necesitarán de enormes computadoras para ser resueltos. Los modelos numéricos que describen un fenómeno o sistema físico, frecuentemente deben simplificarse debido a la falta o carencia de recursos computacionales, es decir, entre más realistas sean nuestros modelos teóricos, más poder de cómputo será necesario.


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