Projekt OpenUniverse – Wszechświat widziany oczami Kosmicznego Teleskopu Nancy Grace Roman

OpenUniverse

Astronomowie, w ramach projektu Projekt OpenUniverse, stworzyli zestaw ponad miliona symulowanych obrazów przedstawiających kosmos tak, jak będzie widział go Teleskop Kosmiczny Nancy Grace Roman. Pomoże naukowcom wskazać najciekawsze cele do zbadania.

„Użyliśmy superkomputera do stworzenia syntetycznego wszechświata i symulowaliśmy miliardy lat ewolucji, śledząc drogę każdego fotonu z każdego obiektu kosmicznego do detektorów Teleskopu Roman. Jest to największe, najgłębsze i najbardziej realistyczne syntetyczne badanie pozornego wszechświata, jakie jest obecnie dostępne” – mówi Michael Troxel z Duke University.

Projekt o nazwie OpenUniverse opierał się na superkomputerze Theta w Argonne National Laboratory w Illinois. W ciągu zaledwie dziewięciu dni wykonał on proces, który na standardowym komputerze zająłby ponad 6 tysięcy lat.

Oprócz danych dotyczących Teleskopu Roman, 400-terabajtowa symulacja będzie również zawierała podgląd obserwacji z Obserwatorium Very C. Rubin oraz przybliżone modele z misji ESA – Euclid ESA, w której uczestniczy NASA.

Astronomowie z NASA, wykorzystali najbardziej zaawansowane dostępne modelowanie fizyki Wszechświata i uwzględnił informacje z istniejących katalogów galaktyk oraz wydajność instrumentów teleskopów. Symulowane obrazy obejmowały 70 stopni kwadratowych, co odpowiada obszarowi nieba pokrytemu przez ponad 300 księżyców w pełni. Oprócz tego OpenUniverse również rozciągał się w dużym przedziale czasowym – ponad 12 miliardów lat.

Fot. NASA

Ogromny zakres przestrzenno-czasowy projektu, zdaniem naukowców, pokazuje, w jaki sposób nadchodzące teleskopy pomogą im zbadać niektóre z największych kosmicznych tajemnic. Będą w stanie lepiej poznać, w jaki sposób ciemna energia (tajemnicza siła, która, jak uważają badacze, przyspiesza ekspansję Wszechświata) i ciemna materia (niewidzialna materia, widoczna tylko poprzez jej grawitacyjny wpływ na zwykłą materię) kształtują kosmos i wpływają na jego losy.

Naukowcy przybliżą się do zrozumienia ciemnej materii poprzez badanie jej wpływu grawitacyjnego na materię widzialną. Badając 100 milionów syntetycznych galaktyk w symulacji, zobaczą, jak ewoluowały one na przestrzeni czasu istnienia kosmosu.

Badacze wykorzystają dane OpenUniverse jako podstawę testową do stworzenia systemu alarmowego, który będzie ich powiadamiał, gdy Roman zaobserwuje niezwykłe zjawiska dotyczące ekspansji Wszechświata. Będzie on oznaczał szczególne zdarzenia i śledził generowane przez nie światło, aby astronomowie mogli je zbadać.

Stworzenie takiego systemu będzie niezwykle ważne, ponieważ Teleskop Nancy Grace Roman uchwyci zbyt wiele danych, by badacze mogli je samodzielnie przeczesać. Naukowcy opracowują algorytmy uczenia maszynowego, aby określić, jak najlepiej przefiltrować wszystkie informacje w celu znalezienia i rozróżnienia zjawisk kosmicznych, takich jak różne typy eksplodujących gwiazd.

„Trudność polega na ustaleniu, czy to, co zostało uchwycone, było specjalnym rodzajem supernowej, którą możemy wykorzystać do mapowania rozszerzania się Wszechświata, czy czymś, co jest prawie identyczne, ale bezużyteczne do tego celu” – podkreśla Alina Kiessling z NASA.

Podczas gdy Euclid już aktywnie skanuje przestrzeń kosmiczną, Rubin ma rozpocząć działanie pod koniec 2025 roku, a Roman wystartuje na początku 2027 roku. Naukowcy mogą wykorzystać syntetyczne obrazy do zaplanowania obserwacji nadchodzących teleskopów i przygotowania się do przetwarzania ich danych. Czas przed wystrzeleniem urządzeń jest niezwykle ważny ze względu na zalew danych, które dostarczą.

Emil Gołoś

Materiał chroniony prawem autorskim. Dalsze rozpowszechnianie wyłącznie za zgodą wydawcy. 15 stycznia 2025
Fot. NASA