صورة مذهلة لبقايا سوبر نوفا تم معالجتها بواسطة كمبيوتر أسترالي جديد

في غضون 24 ساعة من الوصول إلى المرحلة الأولى من أحدث نظام للحوسبة الفائقة في أستراليا ، قام الباحثون بمعالجة سلسلة من ملاحظات التلسكوب الراديوي ، بما في ذلك صورة مفصلة للغاية لبقايا مستعر أعظم.

معدلات البيانات العالية جدًا وأحجام البيانات الهائلة من التلسكوبات الراديوية من الجيل الجديد مثل ASKAP تحتاج (صفيف الكيلومتر المربع الأسترالي باثفايندر) إلى برنامج عالي القدرة يعمل على أجهزة الكمبيوتر العملاقة.

هذا هو المكان الذي يلعب فيه مركز Pawsey لأبحاث الحوسبة الفائقة ، بامتداد تم إطلاقه حديثًا عن كمبيوتر عملاق يسمى Setonix – سمي على اسم الحيوان المفضل في غرب أستراليا ، كوكا (Setonix العضدية).

ASKAP ، الذي يتكون من 36 هوائيًا للأطباق تعمل معًا كتلسكوب واحد ، يتم تشغيله بواسطة وكالة العلوم الوطنية الأسترالية CSIRO ؛ يتم نقل بيانات المراقبة التي تجمعها عبر الألياف الضوئية عالية السرعة إلى مركز Pawsey للمعالجة والتحويل إلى صور جاهزة للعلم.

في معلم رئيسي على طريق النشر الكامل ، أظهرنا الآن تكامل برنامج المعالجة ASKAPsoft الخاص بنا على Setonix ، مكتملًا بصور مذهلة.

آثار نجم يحتضر

كانت النتيجة المثيرة لهذا التمرين صورة رائعة لجسم كوني يُعرف باسم بقايا المستعر الأعظم ، G261.9 + 5.5.

يقدر عمره بأكثر من مليون سنة ، ويقع على بعد 10000 إلى 15000 سنة ضوئية منا ، كان هذا الجسم في مجرتنا أول تصنيف كبقايا مستعر أعظم بواسطة عالم الفلك الراديوي CSIRO Eric R. Hill في عام 1967 ، باستخدام ملاحظات من CSIRO تلسكوب باركس راديو ، موريانغ.

بقايا المستعرات الأعظمية (SNRs) هي بقايا انفجارات قوية من النجوم المحتضرة. تتسرب المادة المقذوفة من الانفجار إلى الخارج إلى الوسط النجمي المحيط بسرعات تفوق سرعة الصوت ، فتكتسح الغاز وأي مادة تصادفه على طول الطريق ، وتضغطها وتسخنها في هذه العملية.

بقايا المستعر الأعظم المجري G261.9 + 5.5. (وسيم رجا / CSIRO ؛ باسكال إيلاه / باوسي)

بالإضافة إلى ذلك ، فإن الموجة الصدمية ستضغط أيضًا على الحقول المغناطيسية بين النجوم. الانبعاثات التي نراها في صورتنا الراديوية G261.9 + 5.5 تأتي من إلكترونات عالية الطاقة محاصرة في هذه الحقول المضغوطة. إنها تحمل معلومات حول تاريخ النجم المتفجر وجوانب الوسط النجمي المحيط.

تفتح بنية هذه البقايا التي تم الكشف عنها في الصورة الراديوية العميقة ASKAP إمكانية دراسة هذه البقايا والخصائص الفيزيائية (مثل المجالات المغناطيسية وكثافة الإلكترونات عالية الطاقة) للوسط النجمي بتفاصيل غير مسبوقة.

وضع كمبيوتر عملاق في خطواته

قد يكون من الجميل النظر إلى صورة SNR G261.9 + 05.5 ، لكن معالجة البيانات من استطلاعات ASKAP لعلم الفلك هي أيضًا طريقة رائعة لاختبار الإجهاد في نظام الكمبيوتر العملاق ، بما في ذلك الأجهزة وبرامج المعالجة.

قمنا بتضمين مجموعة بيانات بقايا المستعر الأعظم في اختباراتنا الأولية لأن ميزاتها المعقدة ستزيد من تحديات المعالجة.

تعد معالجة البيانات حتى باستخدام الكمبيوتر العملاق تمرينًا معقدًا ، حيث تؤدي أوضاع المعالجة المختلفة إلى ظهور العديد من المشكلات المحتملة. على سبيل المثال ، تم إنشاء صورة SNR من خلال دمج البيانات التي تم جمعها بمئات الترددات المختلفة (أو الألوان ، إذا أردت) ، مما يتيح لنا الحصول على عرض مركب للكائن.

ولكن هناك كنزًا من المعلومات المخبأة في الترددات الفردية أيضًا. غالبًا ما يتطلب استخراج هذه المعلومات عمل صور في كل تردد ، مما يتطلب المزيد من موارد الحوسبة ومساحة رقمية أكبر للتخزين.

في حين أن Setonix لديها موارد كافية لمثل هذه المعالجة المكثفة ، فإن التحدي الرئيسي يتمثل في تثبيت استقرار الكمبيوتر العملاق عند ملامسته بمثل هذه الكميات الهائلة من البيانات يومًا بعد يوم.

كان مفتاح هذا العرض التوضيحي الأول السريع هو التعاون الوثيق بين مركز Pawsey وأعضاء فريق معالجة البيانات العلمية ASKAP. مكننا عملنا الجماعي جميعًا من فهم هذه التحديات بشكل أفضل وإيجاد الحلول بسرعة.

تعني هذه النتائج أننا سنكون قادرين على اكتشاف المزيد من بيانات ASKAP ، على سبيل المثال.

المزيد قادم

لكن هذه ليست سوى المرحلة الأولى من مرحلتين لتثبيت Setonix ، ومن المتوقع أن تكتمل المرحلة الثانية في وقت لاحق من هذا العام.

سيسمح هذا لفرق البيانات بمعالجة المزيد من الكميات الهائلة من البيانات الواردة من العديد من المشاريع في جزء صغير من الوقت. في المقابل ، لن يمكّن الباحثين فقط من فهم كوننا بشكل أفضل ، ولكنه سيكشف بلا شك كائنات جديدة مخبأة في سماء الراديو. تفتح مجموعة متنوعة من الأسئلة العلمية التي سيسمح لنا Setonix باستكشافها في أطر زمنية أقصر العديد من الاحتمالات.

هذه الزيادة في القدرة الحسابية لا تفيد ASKAP فحسب ، بل تفيد جميع الباحثين المقيمين في أستراليا في جميع مجالات العلوم والهندسة الذين يمكنهم الوصول إلى Setonix.

بينما يعمل الكمبيوتر العملاق على تكثيف العمليات الكاملة ، فإن ASKAP أيضًا ، الذي ينهي حاليًا سلسلة من الاستطلاعات التجريبية وسيجري قريبًا مسوحات أكبر وأعمق للسماء.

بقايا المستعر الأعظم هي مجرد واحدة من العديد من الميزات التي كشفنا عنها الآن ، ويمكننا أن نتوقع المزيد من الصور المذهلة واكتشاف العديد من الأجرام السماوية الجديدة قريبًا.

وسيم رجا، عالم أبحاث، CSIRO و باسكال جهان الالهي، أخصائي تطبيقات الحوسبة الفائقة ، مركز Pawsey Supercomputing Research Center ، CSIRO.

تم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة بموجب رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقالة الأصلية.