Oszałamiający obraz pozostałości po supernowych przetworzonych przez nowy australijski komputer

W ciągu 24 godzin od osiągnięcia pierwszego etapu najnowszego australijskiego systemu superkomputerowego naukowcy przetworzyli serię obserwacji za pomocą radioteleskopu, w tym bardzo szczegółowy obraz pozostałości po supernowej.

Bardzo wysokie szybkości transmisji danych i ogromne ilości danych radioteleskopów nowej generacji, takich jak ZAPYTAJ Pathfinder (Australian Square Kilometer Array) potrzebuje oprogramowania o dużej mocy działającego na superkomputerach.

Tutaj do gry wchodzi Pawsey Center for Supercomputing Research z rozszerzeniem Nowo uruchomiony superkomputer o nazwie Setonix – nazwany na cześć ulubionego zwierzęcia Australii Zachodniej, Koka (Setonix brachialis).

ASKAP, który składa się z 36 płyt antenowych pracujących razem jako jeden teleskop, jest obsługiwany przez Australijską Narodową Agencję Naukową CSIRO; Zbierane przez niego dane z monitoringu są przesyłane szybkimi światłowodami do Pawsey Center w celu przetworzenia i konwersji na obrazy gotowe do nauki.

Jako kamień milowy na drodze do pełnego wdrożenia, zademonstrowaliśmy teraz integrację naszego oprogramowania do przetwarzania ASKAPsoft w Setonix, wraz z oszałamiającymi wizualizacjami.

ślady umierającej gwiazdy

Ekscytującym rezultatem tego ćwiczenia był imponujący obraz ciała kosmicznego znanego jako pozostałość po supernowej, G261.9 + 5,5.

Szacuje się, że ma ponad milion lat i znajduje się 10 000-15 000 lat świetlnych od nas, obiekt ten znajdował się w naszej galaktyce pierwsza ocena jako pozostałość po supernowej przez radioastrona CSIRO Erica R. Hilla w 1967 roku, korzystając z obserwacji z CSIRO Radioteleskop Parkes, Moriang.

Pozostałości supernowych (SNR) to pozostałości potężnych eksplozji umierających gwiazd. Materiał wyrzucony z eksplozji przedostaje się na zewnątrz do otaczającego ośrodka międzygwiazdowego z prędkością ponaddźwiękową, wymiatając gaz i wszelkie napotkane po drodze materiały, sprężając go i podgrzewając.

Pozostałość po galaktycznej supernowej G261.9 + 5,5. (Waseem Raja / CSIRO; Pascal Ilah / Bausi)

Ponadto fala uderzeniowa skompresuje również międzygwiazdowe pola magnetyczne. Emisje, które widzimy na naszym obrazie radiowym G261.9 + 5.5, pochodzą z wysokoenergetycznych elektronów uwięzionych w tych skompresowanych polach. Przenoszą informacje o historii eksplodującej gwiazdy i aspektach otaczającego ją ośrodka międzygwiazdowego.

Struktura tych szczątków ujawniona na głębokim obrazie radiowym ASKAP otwiera możliwość zbadania tych szczątków i właściwości fizycznych (takich jak pola magnetyczne i gęstość elektronów o wysokiej energii) ośrodka międzygwiazdowego z niespotykaną dotąd szczegółowością.

Ułatwienie superkomputera

Może fajnie byłoby spojrzeć na zdjęcie SNR G261.9 + 05.5, ale przetwarzanie danych z przeglądów astronomicznych ASKAP to także świetny sposób na przetestowanie systemu superkomputera, w tym sprzętu i oprogramowania przetwarzającego.

W naszych początkowych testach uwzględniliśmy zestaw danych pozostałości po supernowej, ponieważ jego złożone funkcje zwiększą wyzwania przetwarzania.

Przetwarzanie danych nawet przy użyciu superkomputera to złożone zadanie, a różne tryby przetwarzania powodują wiele potencjalnych problemów. Na przykład obraz SNR powstał przez połączenie danych zebranych w setkach różnych częstotliwości (lub kolorów, jeśli chcesz), co pozwala nam uzyskać złożony widok obiektu.

Ale w poszczególnych częstotliwościach kryje się również skarbnica informacji. Wydobywanie tych informacji często wymaga tworzenia obrazów z każdą częstotliwością, co wymaga większych zasobów obliczeniowych i większej przestrzeni cyfrowej do przechowywania.

Chociaż Setonix ma wystarczające zasoby do tak intensywnego przetwarzania, głównym wyzwaniem jest ustabilizowanie superkomputera, gdy codziennie styka się z tak ogromnymi ilościami danych.

Kluczem do tej szybkiej pierwszej demonstracji była ścisła współpraca między Centrum Pawsey a członkami zespołu ds. przetwarzania danych naukowych ASKAP. Nasza wspólna praca pozwoliła nam wszystkim lepiej zrozumieć te wyzwania i szybko znaleźć rozwiązania.

Wyniki te oznaczają, że będziemy mogli na przykład odkryć więcej danych ASKAP.

Nadchodzi więcej

Ale to dopiero pierwsza z dwóch faz instalacji Setonix, a druga faza ma się zakończyć jeszcze w tym roku.

Umożliwi to zespołom danych przetwarzanie większych ilości danych z wielu projektów w krótkim czasie. Z kolei nie tylko umożliwi naukowcom lepsze zrozumienie naszego wszechświata, ale bez wątpienia odsłoni nowe obiekty ukryte w radiowym niebie. Różnorodność pytań naukowych, które Setonix pozwoli nam zbadać w krótszych ramach czasowych, otwiera wiele możliwości.

Ten wzrost mocy obliczeniowej przynosi korzyści nie tylko firmie ASKAP, ale wszystkim badaczom z Australii we wszystkich dziedzinach nauki i inżynierii, którzy mają dostęp do Setonix.

Podczas gdy superkomputer rozpędza się do pełnych operacji, to samo dzieje się z ASKAP, który obecnie kończy serię przeglądów pilotażowych i wkrótce przeprowadzi większe i głębsze przeglądy nieba.

Pozostałość po supernowej to tylko jedna z wielu cech, które teraz ujawniliśmy, a wkrótce możemy spodziewać się bardziej oszałamiających obrazów i odkrycia wielu nowych ciał niebieskich.

Waseem Rajabadacz, CSIRO A Pascal Jahan BoskiSpecjalista ds. Zastosowań Superkomputerowych, Centrum Badań Superkomputerowych Pawsey, CSIRO.

Ten artykuł został ponownie opublikowany z Rozmowa Na licencji Creative Commons. Przeczytać oryginalny artykuł.