Los investigadores se sumergen en el universo artificial para ayudarnos a comprender mejor el universo real. Utilizando supercomputadoras en el Laboratorio Nacional Argonne del USDOE (Departamento de Energía) en Illinois, los científicos han creado casi 4 millones de imágenes simuladas del universo desde el Telescopio Espacial Nancy Grace Roman de la NASA y el Observatorio Vera C. Rubin, que están financiados conjuntamente por el National FNS. . Science Foundation en Chile) y el DOE lo investigarán.
Michael Troxell, profesor asociado de física en la Universidad de Duke en Durham, Carolina del Norte, dirigió la campaña de simulación como parte de un proyecto más amplio llamado OpenUniverse. El equipo está publicando un subconjunto de 10 terabytes de esos datos ahora, y los 390 terabytes restantes seguirán este otoño una vez que hayan sido procesados.
“Usando la máquina Theta de Argonne, ahora retirada, hicimos en unos nueve días lo que a una computadora portátil le habría tomado unos 300 años”, dijo Katrin Heitman, cosmóloga y científica de alta energía de Argonne, directora adjunta de la División de Física que administró la supercomputadora del proyecto. tiempo. “Los resultados darán forma a los futuros esfuerzos de Roman y Rubin para iluminar la materia y la energía oscuras, al tiempo que brindarán a otros científicos una vista previa de los tipos de objetos que podrán encontrar utilizando los datos de los telescopios”.
Un ensayo general cósmico
Por primera vez, la simulación contribuyó significativamente al rendimiento de los instrumentos de los telescopios, convirtiéndola en la vista previa más precisa hasta ahora del cosmos tal como lo verán Roman y Rubin una vez que comiencen a observar. Rubin comenzará a operar en 2025 y Roman de la NASA se lanzará en mayo de 2027.
La precisión de la simulación es importante porque los científicos revisarán datos futuros de observatorios en busca de pequeñas características que les ayuden a desbloquear los mayores misterios de la cosmología.
Tanto Roman como Robin buscarán energía oscura, la misteriosa fuerza que se cree que acelera la expansión del universo. Dado que desempeña un papel importante en el gobierno del universo, los científicos están ansiosos por aprender más sobre él. Los simuladores como OpenUniverse les ayudan a comprender las firmas que cada dispositivo imprime en las imágenes y a perfeccionar los métodos de procesamiento de datos ahora para que puedan interpretar correctamente los datos futuros. Entonces los científicos podrán hacer grandes descubrimientos incluso a partir de señales débiles.
“El Universo Abierto nos permite refinar nuestras expectativas con estos telescopios, lo que ayudó a crear las simulaciones”, dijo Jim Chiang, científico del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del DOE en Menlo Park, California. Brinda la oportunidad de utilizar mejor nuestras tuberías de procesamiento. comprender nuestros códigos de análisis e interpretar con precisión los resultados para que podamos estar listos para utilizar los datos reales a medida que llegan”.
Luego continuarán utilizando simulaciones para explorar la física y los efectos de los instrumentos que pueden reproducir lo que los observatorios ven en el universo.
Trabajo en equipo del telescopio
Se necesitó un equipo grande y talentoso de múltiples organizaciones para ejecutar una simulación tan masiva.
“Muy pocas personas en el mundo tienen la habilidad suficiente para ejecutar estas simulaciones”, dijo Elena Kessling, científica investigadora del Laboratorio de Propulsión a Chorro (JPL) de la NASA en el sur de California e investigadora principal de OpenUniverse. “Esta enorme empresa sólo fue posible gracias a la colaboración entre el DOE, Argonne, SLAC y la NASA, que reunieron todos los recursos y la experiencia adecuados”.
Y cuando Román y Rubén empiecen a observar el universo, el proyecto crecerá aún más.
“Utilizaremos las observaciones para hacer nuestras simulaciones más precisas”, dijo Kessling. “Esto nos dará más información sobre la evolución del universo a lo largo del tiempo y nos ayudará a comprender mejor el universo que finalmente formó el universo”.
Las simulaciones de Roman y Rubin cubren la misma porción de cielo, con un total de aproximadamente 0,08 grados cuadrados (aproximadamente un tercio del área del cielo cubierta por la luna llena). La simulación completa que se lanzará a finales de este año cubrirá 70 grados cuadrados, aproximadamente el área del cielo cubierta por unas 350 lunas llenas.
Superponerlos permite a los científicos aprender a utilizar los mejores aspectos de cada telescopio: el campo de visión más amplio del Rubin y la visión más nítida y profunda del Roman. Esta combinación proporcionará mejores limitaciones que las que los investigadores podrían lograr con cualquiera de los observatorios por separado.
“Combinar simulaciones como las que hicimos nos permite comparar y ver cómo el estudio espacial romano ayuda a mejorar los datos terrestres de Robin”, dijo Heitmann. “Podemos encontrar formas de separar los múltiples objetos que se mezclan en las imágenes de Rubin y aplicar esas correcciones a su cobertura más amplia”.
Los científicos pueden considerar modificar los planes de observación de cada telescopio o los canales de procesamiento de datos para aprovechar el uso combinado de ambos.
“Hemos logrado enormes avances en la simplificación de estos oleoductos y hacerlos utilizables”, dijo Kessling. La asociación de Caltech/IPAC con IRSA (Infrared Science Archive) hace que los datos simulados sean accesibles ahora, de modo que cuando los investigadores accedan a datos reales en el futuro, ya estarán familiarizados con las herramientas. “Ahora queremos que la gente empiece a trabajar con simulaciones para que podamos ver qué mejoras podemos hacer y prepararnos para utilizar los datos futuros de forma más eficaz”.
