تصویر خیره کننده از بقایای ابرنواختر که توسط ابررایانه جدید استرالیایی پردازش شده است

در عرض 24 ساعت پس از دسترسی به مرحله اول جدیدترین سیستم ابررایانه استرالیا، محققان مجموعه‌ای از مشاهدات تلسکوپ رادیویی، از جمله تصویری بسیار دقیق از بقایای یک ابرنواختر را پردازش کردند.

سرعت بسیار بالا و حجم عظیم داده تلسکوپهای رادیویی نسل جدید مانند ASKAP به نرم‌افزار بسیار توانمندی نیاز دارد که روی ابررایانه‌ها اجرا می‌شود.

اینجاست که مرکز تحقیقات ابررایانه‌ای Pawsey با ابررایانه‌ای تازه راه‌اندازی شده به نام Setonix – وارد عمل می‌شود.که به نام حیوان مورد علاقه استرالیای غربی، quokka (Setonix brachyurus) نامگذاری شده است.

ASKAP که متشکل از 36 آنتن بشقاب است که با هم به عنوان یک تلسکوپ کار می‌کنند، توسط آژانس علمی ملی استرالیا CSIRO اداره می‌شود. داده‌های رصدی که جمع‌آوری می‌کند از طریق فیبرهای نوری پرسرعت به مرکز Pawsey برای پردازش و تبدیل به تصاویر آماده علمی منتقل می‌شود.

در یک نقطه عطف بزرگ در مسیر استقرار کامل، ما اکنون ادغام نرم افزار پردازشی خود ASKAPsoft را در Setonix با تصاویری خیره کننده نشان داده‌ایم.

آثار یک ستاره در حال مرگ

یک نتیجه هیجان‌انگیز از این تمرین، تصویری خارق‌العاده از یک شی کیهانی است که به عنوان باقیمانده ابرنواختر، G261.9+5.5 شناخته می‌شود.

تخمین زده می شود که بیش از یک میلیون سال قدمت داشته باشد و در فاصله 10000 تا 15000 سال نوری از ما قرار دارد، این جرم در کهکشان ما برای اولین بار توسط ستاره‌شناس رادیویی CSIRO، اریک آر. هیل، در سال 1967 با استفاده از مشاهدات رادیو تلسکوپ موریانگ CSIRO به عنوان یک باقیمانده ابرنواختر طبقه بندی شد.

بقایای ابرنواختر (SNR) بقایای انفجارهای قدرتمند ستارگان در حال مرگ هستند. مواد پرتاب شده از انفجار با سرعت مافوق صوت به سمت بیرون به محیط بین ستاره‌ای اطراف اصابت می‌کنند، گاز و هر ماده‌ای را که در طول مسیر با آن مواجه می‌شود را جارو می کند و در این فرآیند آنها را فشرده و گرم می کند.

باقیمانده ابرنواختر کهکشانی G261.9+5.5. (واسیم راجا/سیرو؛ پاسکال اله/پاوسی)

علاوه بر این، موج ضربه‌ای میدانهای مغناطیسی بین ستاره‌ای را نیز فشرده می‌کند. تابشهایی که در تصویر رادیویی خود از G261.9+5.5 می‌بینیم از الکترونهای بسیار پرانرژی است که در این میدانهای فشرده به دام افتاده‌اند. آنها حاوی اطلاعاتی در مورد تاریخچه ستاره منفجر شده و جنبه‌های محیط بین ستاره ای اطراف هستند.

ساختار این بقایای آشکار شده در تصویر رادیویی عمیق ASKAP امکان مطالعه این باقیمانده و خواص فیزیکی (مانند میدان‌های مغناطیسی و چگالی الکترون‌های پرانرژی) محیط بین‌ستاره‌ای را با جزئیات بی‌سابقه باز می‌کند.

قرار دادن یک ابرکامپیوتر با سرعت آن

تصویر SNR G261.9+05.5 ممکن است زیبا باشد، اما پردازش داده‌های بررسی‌های نجومی ASKAP نیز یک راه عالی برای تست استرس سیستم ابررایانه، از جمله سخت‌افزار و نرم‌افزار پردازشی است.

ما مجموعه داده‌های باقیمانده ابرنواختر را برای آزمایشهای اولیه خود گنجانده‌ایم زیرا ویژگی‌های پیچیده آن چالشهای پردازش را افزایش می‌دهد.

پردازش داده‌ها حتی با یک ابررایانه یک تمرین پیچیده است، با حالت‌های پردازش مختلف که باعث ایجاد مشکلات بالقوه مختلفی می‌شود. برای مثال، تصویر SNR با ترکیب داده‌های جمع‌آوری‌شده در صدها فرکانس (یا رنگ‌های مختلف، در صورت تمایل) ساخته شده است که به ما امکان می‌دهد یک نمای ترکیبی از شی را دریافت کنیم.

اما گنجینه‌ای از اطلاعات در فرکانسهای تکی نیز پنهان است. استخراج این اطلاعات اغلب مستلزم ساخت تصاویر در هر فرکانس است که به منابع محاسباتی بیشتر و فضای دیجیتال بیشتری برای ذخیره نیاز دارد.

در حالی که ستونیکس منابع کافی برای چنین پردازش شدیدی دارد، زمانی ایجاد یک چالش کلیدی پایداری ابرکامپیوتر خواهد شد که با چنین حجم عظیمی از داده‌ها روزانه و روز به روز برخورد می‌کند.

کلید این اولین نمایش سریع، همکاری نزدیک بین مرکز Pawsey و اعضای تیم پردازش داده‌های علمی ASKAP بود. کار تیمی ما به همه ما این امکان را داد که این چالشها را بهتر درک کنیم و به سرعت راه‌حل‌ها را پیدا کنیم.

این نتایج به این معنی است که به عنوان مثال، ما قادر خواهیم بود اطلاعات بیشتری را از داده‌های ASKAP کشف کنیم.

بیشتر در راه است

اما این تنها اولین مرحله از دو مرحله نصب ستونیکس است که انتظار می‌رود مرحله دوم اواخر امسال تکمیل شود.

این امر به تیم‌های داده اجازه می دهد تا حجم زیادی از داده‌های دریافتی از بسیاری از پروژه‌ها را در کسری از زمان پردازش کنند. به نوبه خود، نه تنها محققان را قادر می‌سازد تا جهان ما را بهتر درک کنند، بلکه بدون شک اجسام جدیدی را کشف خواهد کرد که در آسمان رادیویی پنهان شده‌اند، انواع سؤالات علمی که Setonix به ما امکان می‌دهد در بازه‌های زمانی کوتاه‌تری کاوش کنیم، احتمالات زیادی را در اختیار ما قرار می‌دهد.

این افزایش ظرفیت محاسباتی نه تنها به ASKAP، بلکه برای تمام محققان استرالیایی در تمام زمینه‌های علوم و مهندسی سود می‌رساند که می‌توانند به Setonix دسترسی داشته باشند.

در حالی که این ابررایانه به طور کامل در حال افزایش است، ASKAP نیز در حال تکمیل مجموعه‌ای از بررسیهای آزمایشی است و به زودی بررسی‌های بزرگتر و عمیقتر از آسمان را انجام خواهد داد.

بقایای ابرنواختر تنها یکی از بسیاری از ویژگی‌هایی است که اکنون فاش کرده‌ایم و می‌توانیم انتظار داشته باشیم که تصاویر خیره‌کننده‌تر و کشف بسیاری از اجرام آسمانی جدید به زودی منتشر شود.

ترجمه: سارا سیدحاتمی

منبع:

Stunning Image of Supernova Remnant Processed by New Australian Supercomputer

WASIM RAJA & PASCAL JAHAN ELAHI, THE CONVERSATION

10 AUGUST 2022

https://www.sciencealert.com/a-new-australian-supercomputer-has-processed-an-image-of-a-supernova-remnant-and-it-s-absolutely-gorgeous