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bobcom 2022年9月1日

新算法和超级计算机让宇宙更加聚焦

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借助新的算法和超级计算机,已经创建了一张极其详细的宇宙无线电地图。现在天文学家可以更精确地查看星系的无线电数据。这项研究由莱顿大学博士发表在《自然天文学》上。这张单一地图的像素几乎与之前的整个天空地图一样多。研究人员解决了我们大气中紫外线辐射的模糊效应:通过特殊软件,他们设法纠正了这种干扰。莱顿和阿姆斯特丹的超级计算机利用其强大的计算能力来确保这也很快进行。

因此,在可预见的未来,这种新方法可以使整个北方天空成为焦点。现在研究人员只展示了一小部分,Sweijen 解释说,“假设你在天空中看到一个由五乘五满月组成的正方形。从那个空间立方体,我们制作了一张近 70 亿像素的地图,上面有近 2,500 个星系清晰可见。”

Sweijen 指出,“太空地图是根据我们使用国际 LOFAR 望远镜从太空捕获的无线电波制作的。这是一个巨大的射电望远镜,拥有数万根天线 公里的欧洲地区. 那些天线监听宇宙无线电射线。

他继续说道,“由于其巨大的面积和许多天线,LOFAR 可以‘看到’非常精细的辐射,其灵敏度甚至可以让你在火星上检测到手机。” 来自望远镜的数据经过计算机翻译成辐射图(一种照片)后可以被人类看到。

用 LOFAR 拍摄清晰的宇宙照片的一个问题是来自太阳的紫外线辐射。这使得我们的大气充满了带电粒子、离子。这个电离层会在望远镜接收到它们之前干扰来自太空的无线电波。Sweijen 说:“这使得 LOFAR 看起来好像是从海底观察天空,那里的海浪会涂抹信号。荷兰射电天文研究所最近开发的软件 ASTRON 校正了整个区域的测量辐射。这使我们能够聚焦并映射 LOFAR 的整个视野。”

该软件适用于需要大量计算机能力的算法。那是可用的。在莱顿,最近建立的学术莱顿跨学科集群环境(ALICE)提供了它的计算能力。在阿姆斯特丹,ICT 合作 SURF 提供了他们新的 Spider 平台的早期访问权限,该平台专为诸如本研究之类的数据密集型项目而建立。

LOFAR 视场的数据校正分 25 个部分进行,每个部分的大小为一个满月。每个区域需要 7 天。在一台计算机上,创建整个地图需要 7 次 25 或 175 天。得益于具有并行计算能力的 SURF 和 Leiden 的大规模基础设施,仅用了 7 天。这意味着现在有一种快速的方法可以最终以可比的细节绘制整个北方天空的地图,Sweijen 说这可能会在未来几年内开始。

我们现在可以比以前更详细地研究黑洞和发现它们的星系的演化。例如,早期宇宙中的星系,由于它们的距离或年龄太小,以前太小而无法看到任何细节,现在可以被成千上万个清晰地看到。”

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