Потрясающее изображение остатка сверхновой, обработанное новым австралийским суперкомпьютером

В течение 24 часов после доступа к первой ступени новейшей австралийской суперкомпьютерной системы исследователи обработали серию наблюдений с помощью радиотелескопа, в том числе очень подробное изображение остатка сверхновой.

Очень высокая скорость передачи данных и огромные объемы данных с радиотелескопов нового поколения, таких как ASKAP (Australian Square Kilometer Array Pathfinder), требуют мощного программного обеспечения, работающего на суперкомпьютерах.

Именно здесь в игру вступает Исследовательский центр суперкомпьютеров Pawsey, запущен суперкомпьютер под названием Setonix, названный в честь любимого животного Западной Австралии, квокки (Setonix brachyurus).

ASKAP, который состоит из 36 параболических антенн, работающих вместе как один телескоп, работает австралийским национальным научным агентством CSIRO; данные наблюдений, которые он собирает, передаются по высокоскоростным оптическим волокнам в центр Pawsey для обработки и преобразования в готовые для науки изображения.

Важной вехой на пути к полному развертыванию является то, что мы продемонстрировали интеграция нашего программного обеспечения для обработки ASKAPsoft в Setonix с потрясающими визуальными эффектами.

Следы умирающей звезды

Захватывающим результатом этого упражнения стало фантастическое изображение космического объекта, известного как остаток сверхновой, G261.9+5.5.

Этот объект в нашей галактике, возраст которого оценивается в миллион лет и находится на расстоянии 10 000–15 000 световых лет от нас, был впервые классифицирован как сверхновая. остаток, сделанный радиоастрономом CSIRO Эриком Р. Хиллом в 1967 году с использованием наблюдений радиотелескопа CSIRO Parkes Radio Telescope, Murriyang.

Остатки сверхновых (SNR) — это остатки мощных взрывов умирающих звезд. Материал, выброшенный взрывом, устремляется наружу, в окружающую межзвездную среду со сверхзвуковой скоростью, сметая газ и любой материал, который он встречает на своем пути, сжимая и нагревая их в процессе.

Остаток галактической сверхновой G261.9+5.5. (Wasim Raja/CSIRO; Pascal Elah/Pawsey)

Кроме того, ударная волна также сожмет межзвездные магнитные поля. Выбросы, которые мы видим на нашем радиоизображении G261.9+5.5, исходят от высокоэнергетических электронов, захваченных этими сжатыми полями. Они несут информацию об истории взорвавшейся звезды и аспектах окружающей межзвездной среды.

Структура этого остатка, выявленная на глубинном радиоизображении ASKAP, открывает возможность изучения этого остатка и его физических свойств ( таких как магнитные поля и плотность высокоэнергетических электронов) межзвездной среды с беспрецедентной детализацией.

Испытание суперкомпьютера

Изображение SNR G261.9+05.5 может быть красивый на вид, но обработка данных астрономических обзоров ASKAP также является отличным способом стресс-тестирования суперкомпьютерной системы, включая оборудование и программное обеспечение для обработки.

Мы включили набор данных об остатках сверхновой для нашего исследования. начальные тесты, потому что его сложные функции увеличат проблемы с обработкой.

Обработка данных даже с помощью суперкомпьютера — сложная задача, при этом разные режимы обработки вызывают различные потенциальные проблемы. Например, изображение SNR было получено путем объединения данных, собранных на сотнях различных частот (или цветов, если хотите), что позволило нам получить составное изображение объекта.

Но есть кладезь информации, спрятанной и в отдельных частотах. Извлечение этой информации часто требует создания изображений на каждой частоте, что требует больше вычислительных ресурсов и большего объема цифрового пространства для хранения.

Хотя у Setonix есть достаточные ресурсы для такой интенсивной обработки, ключевой задачей будет обеспечение стабильности суперкомпьютер, когда он изо дня в день сталкивается с такими огромными объемами данных.

Ключевым фактором этой быстрой первой демонстрации было тесное сотрудничество между Центром Поуси и членами группы обработки научных данных ASKAP. Наша совместная работа позволила всем нам лучше понять эти проблемы и быстро найти решения.

Эти результаты означают, что мы сможем извлечь больше информации, например, из данных ASKAP.

Подробнее придет

Но это только первый из двух этапов установки Setonix, а второй, как ожидается, будет завершен в конце этого года.

Это позволит группам обработки данных обрабатывать больше объемы данных, поступающие из многих проектов за долю времени. В свою очередь, это не только позволит исследователям лучше понять нашу Вселенную, но, несомненно, откроет новые объекты, скрытые в радионебе. Разнообразие научных вопросов, которые Setonix позволит нам исследовать в более короткие сроки, открывает так много возможностей.

Это увеличение вычислительной мощности приносит пользу не только ASKAP, но и всем австралийским исследователям во всех областях науки. и разработка, которая может получить доступ к Setonix.

В то время как суперкомпьютер выходит на полную мощность, ASKAP в настоящее время завершает серию пилотных исследований и вскоре проведет еще более масштабные и глубокие исследования неба. .

Остаток сверхновой — это лишь одна из многих обнаруженных нами особенностей, и мы можем ожидать еще много потрясающих изображений и открытия многих новых небесных объектов в ближайшее время.

Васим Раджа, научный сотрудник, CSIRO, и Паскаль Джахан Элахи, специалист по приложениям для суперкомпьютеров, Исследовательский центр суперкомпьютеров Pawsey, CSIRO.

Эта статья переиздана из The Conversation под лицензией Creative Commons. Прочтите исходную статью.