Astronomii, fizicienii și pasionații de știință au surprins prima imagine a imaginilor amețitoare, niciodată văzute, din universul din această săptămână, de la un telescop behemoth la Observatorul Vera Rubin, situat în nordul Chile. Galaxii strălucitoare, nebuloase roz și mii de asteroizi au fost expuse la o scară fără precedent.
Când Observatorul își începe sondajul moștenitor al spațiului și timpului (LSST) la sfârșitul acestui an, este de așteptat să revoluționeze astronomia prin captarea unei comori cosmice de date despre galaxii în următorul deceniu. Dar analiza tuturor acestor date nu ar fi posibilă fără ajutor din partea oamenilor de știință cu sediul în Pittsburgh.
„LSST va observa fiecare punct al cerului de sud de aproximativ 800 de ori și, din moment ce observă acele 40 de miliarde de obiecte de atâtea ori, asta înseamnă că vor exista în mod efectiv 30 de trilioane de observații”, a declarat Rachel Mandelbaum, șeful interimar al Departamentului de Fizică al Universității Carnegie Mellon și al investigatorului primar al Universității, oferind suport în spate-scene pentru LSST.
Datele de la Observatorul Rubin vor fi dincolo de ceea ce astronomii s -au prins înainte, a spus Mandelbaum. Ea și alți cercetători CMU fac parte dintr-o echipă care dezvoltă instrumente analitice de ultimă generație, capabile să proceseze seturile de date masive care se așteaptă să provină de la Telescopul Rubin.
Construit la vârful lui Cerro Pachón din nordul Chilei, observatorul este plasat strategic acolo unde aerul uscat și cerul întunecat oferă una dintre cele mai bune locații de observare din lume. În fiecare noapte, imaginile surprinse de Telescopul lui Rubin vor fi transmise din Chile către centrele de date din întreaga lume.
Mii de descoperiri au fost dezvăluite în primele imagini lansate luni, inclusiv peste 2.100 de asteroizi care nu au fost niciodată văzuți până acum. Imaginile au fost luate peste 10 ore de observații de testare, o parte din misiunea de-a lungul deceniului observatorului de a explora cerul sudic. LSST este de așteptat să capteze imagini cu aproximativ 20 de miliarde de galaxii în următorii 10 ani.
Folosind o cameră de 3.200 megapixeli-cea mai mare din lume-LSST va produce 20 de terabyte de date în fiecare seară la definiție ultra-înaltă. Potrivit Observatorului, 400 de ecrane de televiziune de înaltă definiție 4K ar fi necesare pentru a vizualiza imaginile la dimensiunea originală. În total, se preconizează că proiectul va produce 60 de petabyte de date.
Proiectul Frameworks LINCC (LSST Interdisciplinary pentru colaborare și calcul), o colaborare între CMU și Universitatea din Washington, a creat software -ul de calcul complex necesar pentru a îndeplini amploarea și complexitatea cerută de LSST.
Potrivit lui Jeremy Kubica, directorul de inginerie al LINCC Frameworks, care deține un doctorat. În robotica de la CMU, infrastructura software pentru a analiza datele la această scară nu a existat acum câțiva ani.
„LSST va genera trilioane de observații în care oamenii de știință vor dori să sape pentru a face noi descoperiri”, a spus el. „Și modalitățile anterioare de lucru, cum ar fi descărcarea setului de date și analizarea lor la nivel local, nu vor fi posibile.”
LINCC Frameworks a reunit o echipă multidisciplinară pentru a folosi CMU și priceperea UW în știința fundamentală, inteligența artificială, robotica, ingineria și analiza datelor.
Un program dezvoltat de echipa LINCC folosește metode de calcul pentru a lumina asteroizii greu de văzut. Prin alinierea mișcărilor lor pe baza traiectoriilor ipotetice, Kubica a spus că asteroizii nou vizibili ar putea oferi informații despre formarea sistemului solar.
„Ideea din spatele ei este dacă luați o grămadă de imagini care sunt aliniate și le stivați unul peste altul, puteți vedea obiecte dimmer”, pe care nu o puteți vedea într -o singură imagine, a explicat el. „Sperăm să găsim o mulțime de obiecte pe care nu le -am putea găsi cu alte tehnici de asteroizi.”
Alți absolvenți CMU lucrează la îmbunătățirea imaginilor colectate de obiectivul telescopului și mai mult prin utilizarea metodelor de calcul pentru a îmbunătăți detaliile. Parcul Chanhyuk, un doctorat. Candidat la CMU, lucrează cu Departamentul de Energie al SUA și Laboratorul Național Argonne pentru a dezvolta metode de analiză a datelor Rubin.
Peste o duzină de facultăți, personal și studenți de la CMU au lucrat la planificarea Observatorului Rubin și la cercetările sale din ultimele două decenii.
De asemenea, lucrează la proiectul LSST sunt cercetători la Departamentul de Fizică și Astronomie al Universității din Pittsburgh. Munca lor va ajuta cercetătorii să măsoare mai exact distanțele de galaxie pentru hărțile 3D, să detecteze mai bine schimbările între observații și să difuzeze datele din întreaga lume.
Michael Wood-Vasey, profesor de fizică și astronomie la Pitt, a condus planificarea științifică pentru știința supernovei cu LSST timp de 15 ani. El a spus că colaborarea dintre oamenii de știință este ceea ce a făcut posibilă stocarea, economisirea și partajarea unui catalog de date cu miliarde de înregistrări.
„A avea o astfel de echipă de ingineri software excelenți, cu experiență astronomică și înțelegere împerecheată cu astronomi care au contextul modului de utilizare a lucrurilor în sondajele mari a funcționat bine cu proiectul de construcție Rubin”, a spus el.
Lucrarea Wood-Vasey se concentrează pe descoperirea naturii energiei întunecate, o forță misterioasă care determină să se extindă universul într-un ritm accelerat. Se preconizează că LSST va oferi informații noi despre energia întunecată și impactul acesteia asupra universului. Wood-Vasey a spus că acesta este doar un strat al multitudinii de informații noi care se așteaptă să iasă din sondaj.
„În sondajele trecute, am elimina doar regiuni întregi ale cerului”, a spus el. „Dar LSST este pentru toată lumea și este pentru toată știința.”
Pe măsură ce LSST începe să producă trove de date și imagini, acestea vor necesita stocare și analiză. Asta înseamnă că activitatea experților de calcul abia începe, potrivit Kubica.
„Mărimea pură înseamnă că etapele ulterioare din conductă prezintă încă provocări de calcul pentru oamenii de știință”, a explicat Kubica. „Scopul nostru este într -adevăr de a permite oamenilor de știință prin găsirea și eliminarea blocajelor de calcul în analiza științifică a datelor.”
În plus față de analiza de date actuală de ultimă generație a LINCC, Mandelbaum a remarcat că ar putea fi necesare noi strategii de calcul pe măsură ce se fac noi descoperiri.
„Noile seturi de date dau naștere la noi întrebări, deoarece identificăm fenomenele pe care nu le -am văzut până acum”, a spus Mandelbaum. „Unul dintre lucrurile de care suntem toți aici încântați este schimbarea perspectivei științifice care va rezulta din LSST și întrebări complet noi pe care le vom putea pune folosind datele sale.”
