Des clusters pour analyser les atmosphères stellaires

Fini le temps où l’astronome passait pour un professeur Tournesol, l’oeil collé à sa lorgnette ! Aujourd’hui, les groupes de travail sont certes toujours constitués d’observateurs armés de télescopes pour observer étoiles, planètes et galaxies, mais une autre activité fait également son chemin en astrophysique : la modélisation d’atmosphères stellaires. Celle-ci consiste à déterminer la composition chimique des objets célestes en fonction de leur masse, de leur distance orbitale et du type d’étoile autour de laquelle ils évoluent. Leur atmosphère peut révéler leurs caractéristiques : température, composition chimique ou pression qu’ils subissent. A l’observatoire universitaire de Hambourg, le professeur Peter Hauschildt analyse par exemple les atmosphères de certaines étoiles de faible masse, les naines brunes, ou même le Soleil. « Notre travail consiste à déterminer à distance les composants chimiques de ce que nous observons, sans jamais toucher l’objet. Nous utilisons uniquement le spectre émis par les objets observés », précise M. Hauschildt. Autre sport favori de ce nouveau type d’astrophysiciens : traquer les planètes extrasolaires. C’est l’un des enjeux des travaux de France Allard, astrophysicienne au Centre de Recherche Astronomique (CRAL) à l’Ecole Normale Supérieure de Lyon. Une centaine de planètes évoluant autour d’autres étoiles que le Soleil ont été trouvées depuis 1995.

Des millions d’heures de temps CPU « Je suis responsable de l’adaptation du code Phoenix à la modélisation de planètes extrasolaires », précise France Allard. Phoenix, c’est l’énorme combinaison d’algorithmes pesant ses quelque 10 millions de lignes de code, écrit en Fortran 95, avec quelques parties en C et en C++. « Phoenix utilise des bases de données de 10 Go qui sont lues, triées, classées… Il nécessite des calculs en parallèle car il nous faut analyser plus de 3 000 points de longueur d’onde sur le spectre observé. Il est donc naturel de distribuer le calcul sur autant de puces. Mais comme nous ne disposons pas d’autant de noeuds de calculs, nous distribuons une partie du domaine spectral sur chacun des noeuds disponibles. Personnellement, j’utilise un vieil IBM RS/6000 fonctionnant sur Power3, deux AMD Opteron et un G5 biprocesseur à 2 GHz. » Même son de cloche du côté de Hambourg : « Il faut douze heures pour qu’une seule simulation tourne sur trente-deux Power4 ou trente-deux G5 en mode parallèle », précise Peter Hauschildt. « Nous utilisons plusieurs millions d’heures de temps CPU par an sur des superordinateurs parallèles. Quand on sait qu’un million d’heures correspond à 110 années… Nous utilisons pour cela essentiellement des machines tournant sur processeurs IBM, des Power3 ou Power4. Mais nous avons fait passer des tests aux dernières générations de puces et, en se basant sur les performances relevées, nous avons sélectionné un système de vingt noeuds Opteron et un autre de vingt-cinq noeuds Xserve G5. »« Nos travaux nous ont permis d’obtenir l’an dernier un aperçu de la composition atmosphérique d’une planète extrasolaire », se réjouit France Allard. « Nous y avons confirmé la présence de sodium, chose que nous avions prédite par nos travaux. » Pour elle et Peter Hauschildt, les deux principaux outils leur permettant de faire progresser leurs travaux sont d’une part leur code de recherche Phoenix, ce « monstre de milliers de lignes », et d’autre part la disponibilité de moyens de calculs. « Nous utilisons les moyens de nos Etats : les centres de calculs de Hanovre et de Berlin, le superordinateur de Berkeley et les moyens du CINES », précisent-ils. « Le code de Phoenix est vraiment très complexe et, compte tenu de nos moyens, nous ne pouvons pas nous permettre d’être induits en erreur par les benchmarks marketing des vendeurs », ajoute Peter Hauschildt. Et France Allard de conclure :« Nos calculs de modélisation d’atmosphères d’étoiles et de planètes sont naturellement à caractère parallèle. L’utilisation d’un cluster va donc de soi. »Article modifié le 14/04/04.