Вселенная в гораздо более четком фокусе благодаря новым алгоритмам и суперкомпьютерам

С помощью новых алгоритмов и суперкомпьютеров создана невероятно подробная радиокарта Вселенной. Теперь астрономы могут просматривать радиоданные о галактиках с гораздо большей точностью. Это исследование было опубликовано в Nature Astronomy аспирантом Лейденского университета Фрицем Свейеном и его коллегами.

"На этой единой карте почти столько же пикселей, сколько на предыдущих картах всего неба", - говорит Фриц Свейн. Исследователи разрешили проблему размытия ультрафиолетового излучения в нашей атмосфере: с помощью специального программного обеспечения им удалось исправить это препятствие. Суперкомпьютеры в Лейдене и Амстердаме использовали свою огромную вычислительную мощность, чтобы это произошло довольно быстро.

Пять на пять полных лун

Таким образом, в ближайшем будущем новый метод может сделать все северное небо в фокусе. Сейчас исследователи показывают лишь небольшую часть, объясняет Свейн: «Предположим, что вы видите на небе квадрат пять на пять полных лун. С этого куба пространства мы сделали карту размером почти 7 миллиардов пикселей, на которой отчетливо видно почти 2500 галактик».

Мобильник на Марсе

Свейн отмечает: «Карта космоса была составлена ​​на основе радиоволн, которые мы уловили из космоса с помощью Международного телескопа LOFAR. Это огромный радиотелескоп с десятками тысяч антенн, разбросанных по всей европейской территории диаметром в 2000 километров. Эти антенны слушают космические радиолучи».

Он продолжает: «Благодаря огромной площади и множеству антенн, LOFAR может "видеть" излучение в мельчайших деталях с такой чувствительностью, которая даже позволит вам обнаружить мобильный телефон на Марсе». Люди могут увидеть данные с телескопа после преобразования компьютером в карту радиации, своеобразную фотографию.

Волны размазывают сигнал

Одной из проблем с получением четких снимков Вселенной с помощью LOFAR является ультрафиолетовое излучение Солнца. Оно омрачает нашу атмосферу заряженными частицами – ионами. Эта ионосфера уродует радиоволны из космоса до того, как их уловит телескоп. Свейн говорит: «Это создает впечатление, что LOFAR наблюдает за небом с морского дна, где волны размазывают сигнал. Программное обеспечение, недавно разработанное Нидерландским институтом радиоастрономии ASTRON, скорректировало измеренное излучение по всей области. Это позволило нам сфокусировать и запечатлеть все поле зрения LOFAR».

Программное обеспечение работает с алгоритмами, требующими большой мощности компьютера. Она была в наличии. В Лейдене недавно построенная Академическая Лейденская междисциплинарная кластерная среда (ALICE) обеспечила своей вычислительной мощностью. В Амстердаме ИКТ-кооперация SURF предоставила ранний доступ к их новой платформе Spider, специально созданной для таких проектов с интенсивным расходом данных, как это исследование.

Следующий план: Все северное небо

Коррекцию данных поля зрения LOFAR проводили на 25 секциях, каждая по размеру в полную луну. На это ушло семь дней на участок. На одном компьютере для создания всей карты понадобилось бы 7 раз по 25 или 175 дней. Благодаря масштабированной инфраструктуре SURF и Лейдену с параллельными вычислительными мощностями это заняло всего семь дней. Это означает, что сейчас есть быстрый способ нанести на карту все северное небо со сравнимыми деталями, что, по словам Свейна, может начаться в ближайшие несколько лет.

«Теперь мы можем изучать эволюцию черных дыр и галактик, в которых они обнаружены, более подробно, чем раньше», - говорит он. «Например, галактики ранней Вселенной, которые из-за своей удаленности или молодого возраста раньше были слишком малы, чтобы их можно было рассмотреть в деталях, теперь их можно четко видеть тысячами».

Источник: Лейденский университет.