Astronomi su objavili skup od više od milion simuliranih slika koje prikazuju kosmos onako kako će ga NASA-in predstojeći rimski svemirski teleskop Nensi Grejs videti. Ovaj pregled će pomoći naučnicima da istraže bezbrojne Romanove naučne ciljeve.
„Koristili smo superkompjuter da bismo stvorili sintetički univerzum i simulirali milijarde godina evolucije, prateći putanju svakog fotona sve od svakog kosmičkog objekta do Romanovih detektora“, rekao je Michael Trokel, vanredni profesor fizike na Univerzitetu Duke u Durhamu, na severu. Karolina, koja je vodila simulacionu kampanju. „Ovo je najveće, najdublje, najrealnije sintetičko istraživanje lažnog univerzuma dostupno danas.
Projekat, nazvan OpenUniverse, oslanjao se na sada penzionisani Theta superkompjuter u Nacionalnoj laboratoriji Argonne u Doe (Department of Energy) u Ilinoisu. Za samo devet dana, superkompjuter je izvršio proces koji bi na tipičnom računaru trajao više od 6.000 godina.
Pored Romana, skup podataka od 400 terabajta će takođe pregledati zapažanja iz Opservatorije Vera C. Rubin i približne simulacije iz misije Euclid ESA (Evropske svemirske agencije), koja ima doprinose NASA-e. Rimski podaci su sada dostupni ovde, a podaci o Rubinu i Euklidu će uskoro uslediti.
Tim je koristio najsofisticiranije modeliranje osnovne fizike univerzuma koji je dostupan i unosio informacije iz postojećih kataloga galaksija i performansi instrumenata teleskopa. Dobijene simulirane slike obuhvataju 70 kvadratnih stepeni, što je ekvivalentno površini neba pokrivenom sa više od 300 punih meseca. Osim što pokriva široku oblast, pokriva i veliki vremenski raspon — više od 12 milijardi godina.
Ogromna prostorno-vremenska pokrivenost projekta pokazuje naučnicima kako će im teleskopi pomoći da istraže neke od najvećih kosmičkih misterija. Oni će moći da proučavaju kako tamna energija (misteriozna sila za koju se smatra da ubrzava širenje univerzuma) i tamna materija (nevidljiva materija, koja se vidi samo kroz njen gravitacioni uticaj na regularnu materiju) oblikuju kosmos i utiču na njegovu sudbinu.
Naučnici će se približiti razumevanju tamne materije proučavajući njene gravitacione efekte na vidljivu materiju. Proučavajući 100 miliona sintetičkih galaksija simulacije, videće kako su galaksije i jata galaksija evoluirali tokom eona.
Ponovljena lažna posmatranja određenog dela univerzuma omogućila su timu da spoji filmove koji otkrivaju eksplodirajuće zvezde koje pucketaju po sintetičkom kosmosu poput vatrometa. Ovi zvezdani prasci omogućavaju naučnicima da mapiraju ekspanziju simuliranog univerzuma.
Naučnici sada koriste podatke OpenUniverse-a kao testnu stazu za kreiranje sistema upozorenja za obaveštavanje astronoma kada Roman vidi takve pojave. Sistem će označiti ove događaje i pratiti svetlost koju generišu kako bi astronomi mogli da ih proučavaju.
To je kritično jer će Roman poslati previše podataka da bi naučnici sami sebe pročešljali. Timovi razvijaju algoritme za mašinsko učenje kako bi utvrdili kako najbolje filtrirati sve podatke kako bi pronašli i razlikovali kosmičke pojave, poput raznih vrsta eksplodirajućih zvezda.
„Najveći deo poteškoća je u otkrivanju da li je ono što ste videli posebna vrsta supernove koju možemo da koristimo za mapiranje širenja univerzuma ili nešto što je skoro identično, ali beskorisno za taj cilj“, rekla je Alina Kisling iz istraživanja. naučnik u NASA-inoj Laboratoriji za mlazni pogon (JPL) u južnoj Kaliforniji i glavni istraživač OpenUniverse-a.
Dok Euklid već aktivno skenira kosmos, Rubin bi trebalo da počne sa radom krajem ove godine, a Roman će biti lansiran do maja 2027. Naučnici mogu da koriste sintetičke slike da planiraju nadolazeća posmatranja teleskopa i da se pripreme za rukovanje njihovim podacima. Ovo vreme za pripremu je ključno zbog poplave podataka koje će ovi teleskopi pružiti.
Otkrijte najnovije u nauci, tehnologiji i prostoru sa preko 100.000 pretplatnika koji se oslanjaju na Phis.org za dnevne uvide.
Prijavite se za naš besplatni bilten i dobijajte novosti o otkrićima,
inovacije i istraživanja koja su važna – dnevno ili nedeljno.
Što se tiče obima podataka, „Roman će oduvati sve što je ranije urađeno iz svemira u infracrvenim i optičkim talasnim dužinama“, rekao je Trokel. „Za jedno od Romanovih istraživanja biće potrebno manje od godinu dana da se obavi zapažanja koja bi svemirskim teleskopima Habl ili Džejms Veb trebalo oko hiljadu godina. Sam broj objekata koje će Roman oštro snimiti biće transformativni.“
„Možemo očekivati da će iz Romanovih zapažanja proizaći neverovatan niz uzbudljivih, potencijalno dobitnika Nobelove nagrade“, rekao je Kisling. „Misija će raditi stvari kao što je otkrivanje kako se univerzum širio tokom vremena, praviti 3D mape galaksija i jata galaksija, otkrivati nove detalje o formiranju zvezda i evoluciji—sve stvari koje smo simulirali. Dakle, sada možemo da vežbamo na sintetičkim podacima tako da može doći pravo do nauke kada počnu prava zapažanja.“
Astronomi će nastaviti da koriste simulacije nakon rimskih lansiranja za kosmičku igru uočavanja razlika. Upoređivanje stvarnih zapažanja sa sintetičkim pomoći će naučnicima da vide koliko tačno njihova simulacija predviđa stvarnost. Bilo koja neslaganja mogu nagovestiti drugačiju fiziku koja se igra u univerzumu od očekivane.
„Ako vidimo nešto što se ne slaže sa standardnim modelom kosmologije, biće izuzetno važno da potvrdimo da zaista vidimo novu fiziku, a ne samo da nešto pogrešno razumemo u podacima“, rekla je Katrin Hajtman, kosmolog i zamenik direktora Argonovog odeljenja za fiziku visoke energije koji je upravljao superkompjuterskim vremenom projekta. „Simulacije su super korisne za to shvatiti.“
