Algoritmos y supercomputadoras, para crear un mapa de radio del universo

Han creado un nuevo mapa de radio del universo increíblemente detallado.

Ahora los astrónomos pueden observar los datos de galaxias con mucha más precisión. Los investigadores resolvieron el efecto de desenfoque de la radiación UV en nuestra atmósfera: con un software especial lograron corregir esta interferencia. Las supercomputadoras en Leiden y Amsterdam usaron su enorme poder de cómputo para asegurarse de que esto también fuera bastante rápido. Este nuevo método podría, por lo tanto, enfocar con nitidez todo el cielo del norte.

Ahora los investigadores muestran solo una pequeña parte. Este trabajo les tomó siete días por área. En una sola computadora, habría tomado 7 veces 25, o 175 días, crear el mapa completo. Gracias a la infraestructura a gran escala con poder de cómputo paralelo, tomó sólo siete días. A medida que los científicos espaciales recopilan cada vez más datos, los observatorios de todo el mundo están encontrando nuevas formas de aplicar la supercomputación, la computación en la nube y el aprendizaje profundo para darle sentido a todo.

Con nuevos algoritmos y supercomputadoras, se creó un mapa de radio increíblemente detallado del universo. Ahora los astrónomos pueden observar los datos de radio de las galaxias con mucha más precisión. El estudio fue publicado en Nature Astronomy por el estudiante de doctorado de Leiden Frits Sweijen y sus colegas.

"Este único mapa tiene casi tantos píxeles como los mapas anteriores de todo el cielo", dice Frits Sweijen, estudiante de doctorado en el Observatorio de Leiden. Los investigadores resolvieron el efecto de desenfoque de la radiación UV en nuestra atmósfera: con un software especial lograron corregir esta interferencia. Las supercomputadoras en Leiden y Amsterdam usaron su enorme poder de cómputo para asegurarse de que esto también fuera bastante rápido.

Los avances en supercomputación, inteligencia artificial, computación en la nube están acelerando y democratizando innumerables investigaciones de astronomía y astrofísica, y logrando responder a preguntas que antes hubieran sido imposibles de contestar.

Podemos mencionar tres claros ejemplos de la aplicación de las supercomputadoras en la ciencia espacial, el primero sería la posibilidad cada vez más cerca de encontrar la respuesta a la gran pregunta: ¿Cómo era el universo primitivo?. Gracias a simulaciones astronómicas, se podría reconstruir cómo podía haber sido el universo desde el Big Bang. El segundo ejemplo es el registro del cambio en el cielo nocturno, las supercomputadoras se han encargado de llevar el registro de estas modificaciones. y en tercer lugar podemos mencionar la detección y registro de las ondas gravitacionales, nuevos métodos han hecho posible que sean detectadas señales de ondas gravitacionales y los avances en computación les están ayudando a mantenerse al día. y la lista continúa.

El nuevo método de Sweijen y su equipo, podría, por lo tanto, enfocar con nitidez todo el cielo del norte. Ahora los investigadores muestran solo una pequeña parte, 'Supongamos que ves un cuadrado de cinco por cinco lunas llenas en el cielo. A partir de ese cubo de espacio, hicimos un mapa de casi 7 mil millones de píxeles, en el que casi 2.500 galaxias son claramente visibles.' así lo explica Sweijen

“El mapa del espacio se hizo sobre la base de ondas de radio que capturamos desde el espacio con el Telescopio Internacional LOFAR. Se trata de un enorme radiotelescopio con decenas de miles de antenas repartidas por un área europea con un diámetro de 2000 kilómetros. Esas antenas escuchan los rayos de radio cósmicos” y Continúa: "Debido a su enorme área y muchas antenas, LOFAR puede 'ver' la radiación con exquisito detalle, con una sensibilidad que incluso le permitiría detectar un teléfono celular en Marte". Un problema con la toma de imágenes nítidas del universo con LOFAR es la radiación ultravioleta del sol. Esto nubla nuestra atmósfera con partículas cargadas, iones.

Esta ionosfera perturba las ondas de radio del espacio antes de que el telescopio las capte. Sweijen detalló que: 'Esto hace que parezca como si LOFAR estuviera observando el cielo desde el fondo del mar, donde las olas difuminan la señal. El software desarrollado recientemente por el Instituto Holandés de Radioastronomía ASTRON corrigió la radiación medida en toda el área. Esto nos permitió enfocar y mapear todo el campo de visión de LOFAR '. Este software funciona con algoritmos que requieren mucha potencia informática. Eso estaba disponible. En Leiden, el entorno de clúster interdisciplinario académico de Leiden (ALICE) recientemente construido proporcionó su poder de cómputo.

En Ámsterdam, la cooperación en TIC SURF brindó acceso anticipado a su nueva plataforma Spider, que se ha configurado especialmente para proyectos intensivos en datos como esta investigación. La corrección de datos del campo de visión LOFAR se realizó en 25 secciones, cada una con el tamaño de una luna llena. Esto tomó siete días por área. En una sola computadora, habría tomado 7 veces 25, o 175 días, crear el mapa completo. Gracias a la infraestructura a gran escala de SURF y Leiden con poder de cómputo paralelo, tomó sólo siete días.

Ahora hay una forma rápida de mapear todo el cielo del norte con un detalle comparable, algo que, según Sweijen, podría comenzar en los próximos años. «Ahora podemos estudiar la evolución de los agujeros negros y las galaxias en las que se encuentran con más detalle que antes», afirma Sweijen. Las galaxias en el universo anterior, por ejemplo, que debido a su distancia a su corta edad anteriormente eran demasiado pequeñas para verlas en detalle, ahora se pueden ver nítidamente por miles.

A medida que los científicos espaciales recopilan cada vez más datos, los observatorios de todo el mundo están encontrando nuevas formas de aplicar la supercomputación, la computación en la nube y el aprendizaje profundo para darle sentido a todo.

Referencia:

Universiteit Leiden 2022.
A much sharper picture of the universe with new algorithms and supercomputers (Press Release)

Doctor Fisión

Doctor Fision

Divulgador científico especialista en física y astrofísica, y apasionado de la ciencia en general. Autor del bestseller "El Universo Explicado" y de "La Nueva Carrera Espacial". Tiene más de 3 millones de seguidores en redes sociales.

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