Supercomputadora australiana produce imagen fantástica de remanente de supernova | Wasim Raja y Pascal Jahan Elahi por la conversación

Dentro de las 24 horas posteriores a obtener acceso a la primera etapa del sistema de supercomputación más nuevo de Australia, los investigadores procesaron una serie de observaciones de radiotelescopio, incluida una imagen muy detallada de un remanente de supernova.

Las altísimas tasas de datos y los enormes volúmenes de datos de los radiotelescopios de próxima generación como Askap (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) requieren un software de alto rendimiento que se ejecute en supercomputadoras. Ahí es donde entra en juego el Centro de Investigación de Supercomputación Pawsey, con una supercomputadora recientemente lanzada llamada Setonix, que lleva el nombre del animal favorito de Australia Occidental, el quokka (Setonix brachyurus).

Askap, que consta de 36 antenas parabólicas que funcionan juntas como un solo telescopio, es operado por la agencia científica nacional de Australia, CSIRO. Los datos de observación que recopila se transfieren a través de fibra óptica de alta velocidad al centro de Pawsey para ser procesados ​​y convertidos en imágenes listas para la ciencia.

El radiotelescopio Askap es propiedad y está operado por CSIRO fuera del país de Wajarri Yamatji en Australia Occidental. Fotografía: CSIRO

En un paso importante en el camino hacia la implementación completa, ahora hemos demostrado la integración de nuestro software de procesamiento ASKAPsoft en Setonix, con imágenes impresionantes.

Rastros de una estrella moribunda

Un resultado emocionante de este ejercicio fue una imagen fantástica de un objeto cósmico conocido como remanente de supernova G261.9+5.5.

Se estima que tiene más de un millón de años y se encuentra entre 10 000 y 15 000 años luz de nosotros. Este objeto en nuestra galaxia fue clasificado por primera vez como un remanente de supernova por el radioastrónomo de CSIRO Eric R Hill en 1967, utilizando las observaciones de radio Parkes de CSIRO. telescopio.

Los remanentes de supernova (SNR) son los remanentes de poderosas explosiones de estrellas moribundas. El material expulsado por la explosión es expulsado hacia el medio interestelar circundante a velocidades supersónicas, barriendo el gas y cualquier material que encuentre en el camino, comprimiéndolo y calentándolo en el proceso.

Además, la onda de choque comprimiría los campos magnéticos interestelares. Las emisiones que vemos en nuestra imagen de radio de G261.9+5.5 provienen de electrones altamente energéticos atrapados en estos campos comprimidos. Llevan información sobre la historia de la estrella que explotó y aspectos del medio interestelar circundante.

La estructura de este remanente revelada en la imagen de radio de matriz profunda abre la posibilidad de estudiar este remanente y las propiedades físicas (como campos magnéticos y densidades de electrones de alta energía) del medio interestelar con un detalle sin precedentes.

Poniendo a prueba una supercomputadora

La imagen del SNR G261.9+05.5 puede ser hermosa a la vista, pero el procesamiento de datos de los estudios astronómicos de Askap también es una excelente manera de probar el sistema de la supercomputadora, incluido el tratamiento del hardware y el software.

Incluimos el conjunto de datos de remanentes de supernova para nuestra prueba inicial porque sus características complejas aumentarían los desafíos de procesamiento.

El procesamiento de datos, incluso con una supercomputadora, es un ejercicio complejo, con diferentes modos de procesamiento que desencadenan varios problemas potenciales. Por ejemplo, la imagen SNR se creó combinando datos recopilados en cientos de frecuencias (o colores) diferentes, lo que nos brinda una vista compuesta del objeto.

Pero también hay un tesoro oculto de información escondido dentro de las frecuencias individuales. La extracción de esta información a menudo requiere la creación de imágenes en cada frecuencia, lo que requiere más recursos informáticos y más espacio digital para almacenar.

Aunque Setonix tiene los recursos adecuados para un procesamiento tan intenso, un gran desafío sería establecer la estabilidad de la supercomputadora cuando se enfrenta a grandes cantidades de datos día tras día.

Más pronto

Esta es solo la primera de las dos etapas de instalación de Setonix, y la segunda se completará a finales de este año.

Esto permitirá que los equipos de datos procesen más datos de muchos proyectos en una fracción del tiempo. Esto, a su vez, no solo permitirá a los investigadores comprender mejor nuestro universo, sino que sin duda descubrirá nuevos objetos ocultos en el cielo radioeléctrico. La variedad de preguntas científicas que Setonix nos permitirá explorar en un período de tiempo más corto abre muchas posibilidades.

Este aumento en la capacidad informática no solo beneficia a Askap, sino a todos los investigadores australianos en todos los campos de la ciencia y la ingeniería que pueden acceder a Setonix.

A medida que la supercomputadora hace la transición a operaciones completas, también lo hace el buscador de red, que actualmente está completando una serie de estudios piloto y pronto realizará estudios aún más grandes y profundos de los cielos.

El remanente de supernova es solo una de las muchas características que hemos revelado ahora, y podemos esperar muchas más imágenes impresionantes y el descubrimiento de muchos objetos celestes nuevos.

• Wasim Raja es científico investigador en CSIRO. Pascal Jahan Elahi es especialista en aplicaciones de supercomputación en el Centro de Investigación de Supercomputación Pawsey de CSIRO. Este artículo fue publicado originalmente en Conversación