天文學家利用新算法和超級計算機繪製出細緻得多的宇宙地圖

利用新的算法和超級計算機,一個令人難以置信的詳細的宇宙無線電全景圖被創造出來。現在天文學家可以更精確地查看星系的無線電數據。這項成果是由萊頓大學博士生Frits Sweijen及其同事在《自然-天文學》上發表的。

萊頓天文台的博士生Frits Sweijen說:”這張單一的地圖的像素幾乎和以前整個天空的地圖一樣多。研究人員解決了我們大氣層中紫外線輻射的模糊效應:通過特殊的軟件,他們設法糾正了這種干擾。萊頓和阿姆斯特丹的超級計算機利用其巨大的計算能力,確保這也進行得相當快。

在可預見的未來,新方法可以使整個北方的天空成為鮮明的焦點。現在,研究人員只顯示了一小部分,Sweijen解釋說。”假設你在天空中看到一個五乘五個滿月大小的正方形。從這個空間的立方體中,我們就可以製作近70億像素的地圖,上面有近2500個星系清晰可見。”

天文學家利用新算法和超級計算機繪製出細緻得多的宇宙地圖

圖片中左邊的四個星系在新地圖(右)上的焦點更加清晰。

“這張空間地圖是根據我們用國際LOFAR望遠鏡從太空中捕捉到的無線電波製作的。這是一個巨大的射電望遠鏡,有數以萬計的天線分佈在一個直徑為2000公里的歐洲地區。這些天線傾聽宇宙無線電射線”。Sweijen說。”由於其巨大的面積和許多天線,LOFAR可以’看到’輻射的精緻細節,其靈敏度甚至可以讓你探測到火星上的手機發出的信號。來自望遠鏡的數據在被計算機翻譯成輻射圖,最後整理成一種照片后,人們就可以很直觀地閱讀。”

用LOFAR拍攝清晰的宇宙照片的一個問題是來自太陽的紫外線輻射。這使我們的大氣層蒙上了帶電粒子,即離子。這種電離層在望遠鏡捕捉到電波之前就已經干擾了來自太空的電波。”這使得LOFAR看起來就像從海底觀察天空一樣,波浪抹去了信號。荷蘭射電天文研究所ASTRON最近開發的軟件校正了整個地區的測量輻射。這使我們能夠聚焦和繪製LOFAR的整個視場。”Sweijen表示。”我們現在可以比以前更詳細地研究黑洞和它們所在的星系的演化。”

該軟件的工作原理需要大量的計算機能力的算法。在萊頓,最近建成的萊頓學術跨學科集群環境(ALICE)提供了其計算能力。在阿姆斯特丹,信息和通信技術合作機構SURF提供了對其新的Spider平台的早期訪問,該平台是專門為諸如這項研究的數據密集型項目而設立的。

LOFAR視場的數據校正是分25個部分進行的,每個部分有一個滿月大小。這需要每個區域花七天時間。在一台計算機上,要創建整個地圖需要7乘以25即175天。由於SURF和萊頓的大規模基礎設施具有并行計算能力,它只花了7天。這意味着現在有一種快速的方法,可以最終以可比的細節繪製整個北方的天空,Sweijen說這可能在未來幾年開始。

“我們現在可以比以前更詳細地研究黑洞的演變和它們所在的星系。例如,早期宇宙中的星系,由於它們的距離或年輕的年齡,以前太小,無法看到任何細節,現在可以看到數以千計的銳利畫面。”

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