Bu grafik, NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu’nun Mayıs 2027’de fırlatıldığında görebileceği yeni bir simülasyonun bir kısmını vurgulamaktadır. Arka plan yaklaşık 0,11 kare dereceyi (kabaca dolunay tarafından kaplanan gökyüzü alanının yarısına eşit) kaplar ve Roman’ın tek bir anlık görüntüde göreceği alanın yarısından daha azını temsil eder. Ek parça, 300 kat daha küçük bir bölgeye yakınlaştırarak Roman’ın tam çözünürlüğünde parlak sentetik galaksilerden oluşan bir şeridi sergiler. Böylesine gerçekçi bir simülasyona sahip olmak, bilim insanlarının kozmik görüntülerin ardındaki fiziği incelemelerine yardımcı olur – hem bunlar gibi sentetik olanlar hem de gelecekteki gerçek olanlar. Araştırmacılar, gözlemleri evrenin kökeni, evrimi ve nihai kaderi hakkındaki anlayışımızı test etmek de dahil olmak üzere birçok bilim türü için kullanacaklar. Kaynak: C. Hirata ve K. Cao (OSU) ve NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
ABD Enerji Bakanlığı’nın Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki araştırmacılar, Nancy Grace Uzay Gözlemevi için evrenin yaklaşık 4 milyon simüle edilmiş görüntüsünü oluşturdular. Roma Uzay Teleskobu ve Vera C. Rubin Gözlemevi.
OpenUniverse projesinin bir parçası olan bu simülasyon, süper bilgisayarlar kullanılarak elde edildi ve bu teleskopların evreni nasıl gözlemleyeceğine dair oldukça doğru bir önizleme sağlıyor. Simülasyonlar karanlık madde ve karanlık enerjiyi incelemek için çok önemli ve bilim insanlarının Rubin için 2025’te ve Roman için 2027’de başlayacak gerçek gözlemlere hazırlanmalarına yardımcı oluyor.
Bilim insanları, gerçek evreni daha iyi anlamamıza yardımcı olmak için sentetik bir evrene dalıyor. ABD Enerji Bakanlığı’nın (Enerji Bakanlığı) Illinois’deki Argonne Ulusal Laboratuvarı’ndaki süper bilgisayarları kullanan bilim insanları, evreni tasvir eden yaklaşık 4 milyon simüle edilmiş görüntü oluşturdular. NASABunu, Şili’deki Ulusal Bilim Vakfı (NSF) ve Enerji Bakanlığı’nın ortaklaşa finanse ettiği Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu ve Vera C. Rubin Gözlemevi görecek.
Roman Uzay Teleskobu, karanlık enerji ve karanlık maddenin sırlarını çözmek, dış gezegenleri aramak ve görüntülemek ve kızılötesi astrofizikteki birçok konuyu keşfetmek için tasarlanmış bir NASA gözlemevidir. Kaynak: NASA
Kozmosu Gözlemlemek İçin Gelişmiş Simülasyon Teknikleri
Kuzey Carolina, Durham’daki Duke Üniversitesi’nde fizik doçenti olan Michael Troxel, OpenUniverse adlı daha geniş bir projenin parçası olarak simülasyon kampanyasına öncülük etti. Ekip şimdi yayınlıyor bu verinin 10 terabaytlık bir alt kümesiGeriye kalan 390 terabayt ise işlendikten sonra bu sonbaharda eklenecek.
“Artık emekliye ayrılmış Argonne’un Theta makinesini kullanarak, dizüstü bilgisayarınızda yaklaşık 300 yıl sürecek bir işi yaklaşık dokuz günde başardık,” dedi projenin süper bilgisayar zamanını yöneten Argonne’un Yüksek Enerji Fiziği bölümünün yardımcı müdürü ve kozmolog Katrin Heitmann. “Sonuçlar, Roman ve Rubin’in karanlık madde ve karanlık enerjiyi aydınlatmak için gelecekteki girişimlerini şekillendirirken, diğer bilim insanlarına teleskoplardan gelen verileri kullanarak keşfedebilecekleri şeylerin türlerine dair bir ön izleme sunacak.”
Rubin Gözlemevi’nin Mayıs 2024’te gün batımında Şili’deki Cerro Pachón’daki görünümü. Kredi: Olivier Bonin/SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı
Simülasyon Yoluyla Evrenin Sırlarını Açığa Çıkarmak
Bu simülasyon ilk kez teleskopların enstrüman performansını hesaba kattı ve Roman ve Rubin gözlem yapmaya başladıklarında görecekleri için kozmosun şimdiye kadarki en doğru önizlemesini yaptı. Rubin 2025’te faaliyetlerine başlayacak ve NASA’nın Roman’ı Mayıs 2027’de fırlatılacak.
Simülasyonun hassasiyeti önemli çünkü bilim insanları, kozmolojideki en büyük gizemleri çözmelerine yardımcı olacak küçük özellikleri bulmak için gözlemevlerinin gelecekteki verilerini tarayacaklar.
Roman ve Rubin, evrenin genişlemesini hızlandırdığı düşünülen gizemli güç olan karanlık enerjiyi araştıracak. Kozmosu yönetmede önemli bir rol oynadığı için bilim insanları bunun hakkında daha fazla şey öğrenmek için can atıyor. OpenUniverse gibi simülasyonlar, her bir enstrümanın görüntülere bıraktığı imzaları anlamalarına ve gelecekteki verileri doğru bir şekilde çözebilmeleri için veri işleme yöntemlerini şimdi çözmelerine yardımcı oluyor. Daha sonra bilim insanları zayıf sinyallerden bile büyük keşifler yapabilecekler.
“OpenUniverse, bu teleskoplarla neler keşfedebileceğimize dair beklentilerimizi kalibre etmemize olanak sağlıyor,” diyor simülasyonların oluşturulmasına yardımcı olan Kaliforniya, Menlo Park’taki DOE’nin SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı’nda görevli bilim insanı Jim Chiang. “Bize işleme hatlarımızı çalıştırma, analiz kodlarımızı daha iyi anlama ve sonuçları doğru bir şekilde yorumlama şansı veriyor, böylece gerçek veriler gelmeye başladığında hemen kullanmaya hazırlanabiliyoruz.”
Daha sonra, gözlemevlerinin evrende gördüklerini yeniden üretebilecek fizik ve araç etkilerini keşfetmek için simülasyonları kullanmaya devam edecekler.
Bu fotoğrafta Argonne Leadership Computing Facility’nin artık emekliye ayrılmış Theta süper bilgisayarı görülüyor. Bilim insanları, sıfırdan yeni evrenler yaratmak gibi gerçek hayatta gerçekleştiremeyecekleri deneyleri simüle etmek için süper bilgisayarlar kullanıyor. Kaynak: Argonne Ulusal Laboratuvarı
Teleskopik Takım Çalışması
Böylesine kapsamlı bir simülasyonu gerçekleştirmek için birçok organizasyondan oluşan büyük ve yetenekli bir ekip gerekiyordu.
NASA’nın Jet Propulsion Laboratuvarı’nda araştırma görevlisi olan Alina Kiessling, “Dünyada bu simülasyonları çalıştıracak kadar yetenekli çok az kişi var” dedi.JPL) Güney Kaliforniya’da ve OpenUniverse’in baş araştırmacısı. “Bu büyük girişim, yalnızca DOE, Argonne, SLAC ve NASA arasındaki, tüm doğru kaynakları ve uzmanları bir araya getiren iş birliği sayesinde mümkün oldu.”
Roman ve Rubin evreni gözlemlemeye başladıktan sonra proje daha da hız kazanacak.
Kiessling, “Gözlemleri simülasyonlarımızı daha da doğru hale getirmek için kullanacağız,” dedi. “Bu bize evrenin zaman içindeki evrimi hakkında daha fazla içgörü sağlayacak ve evreni şekillendiren kozmolojiyi daha iyi anlamamıza yardımcı olacak.”
Bu görüntü çifti, Vera C. Rubin Gözlemevi (solda, Legacy Survey of Space and Time Dark Energy Science Collaboration tarafından işlendi) ve NASA’nın Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu (sağda, Roman Yüksek Enlem Görüntüleme Araştırma Projesi Altyapı Ekibi tarafından işlendi) tarafından simüle edilen gökyüzünün aynı bölgesini sergiliyor. Roman uzaydan daha derin ve daha keskin görüntüler yakalayacakken, Rubin yerden gökyüzünün daha geniş bir bölgesini gözlemleyecek. Dünya atmosferine bakmak zorunda olduğu için, Rubin’in görüntüleri her zaman birden fazla yakın kaynağı ayrı nesneler olarak ayırt edebilecek kadar keskin olmayacak. Birbirlerine bulanık görünüyorlar ve bu da araştırmacıların görüntüleri kullanarak yapabilecekleri bilimi sınırlandırıyor. Ancak Rubin ve Roman’ın aynı gökyüzü parçasına ait görüntülerini karşılaştırarak, bilim insanları nesneleri nasıl “birbirinden ayıracaklarını” ve ayarlamaları Rubin’in daha geniş gözlemleri boyunca nasıl uygulayacaklarını keşfedebilirler. Kaynak: J. Chiang (SLAC), C. Hirata (OSU) ve NASA’nın Goddard Uzay Uçuş Merkezi
Roman ve Rubin simülasyonları gökyüzünün aynı parçasını kapsıyor ve toplamda yaklaşık 0,08 derece kare (kabaca dolunay tarafından kaplanan gökyüzü alanının üçte birine eşit). Bu yılın ilerleyen zamanlarında yayınlanacak olan tam simülasyon 70 derece kareyi, yani yaklaşık 350 dolunay tarafından kaplanan gökyüzü alanını kapsayacak.
Bunların üst üste bindirilmesi, bilim insanlarının her bir teleskobun en iyi yönlerini nasıl kullanacaklarını öğrenmelerini sağlar – Rubin’in daha geniş görüşü ve Roman’ın daha keskin, daha derin görüşü. Bu kombinasyon, araştırmacıların her iki gözlemevinden tek başına elde edebileceğinden daha iyi kısıtlamalar üretecektir.
“Benzetimleri yaptığımız gibi birbirine bağlamak, karşılaştırmalar yapmamızı ve Roman’ın uzay tabanlı araştırmasının Rubin’in kara tabanlı araştırmasından gelen verileri nasıl iyileştireceğini görmemizi sağlıyor,” dedi Heitmann. “Rubin’in görüntülerinde birbirine karışan birden fazla nesneyi ortaya çıkarmanın ve bu düzeltmeleri daha geniş kapsamına uygulamanın yollarını araştırabiliriz.”
Bilim insanları, her iki teleskobun gözlem planlarını veya veri işleme hatlarını, her ikisinin de birlikte kullanılmasından faydalanacak şekilde değiştirmeyi düşünebilirler.
Kiessling, “Bu boru hatlarını basitleştirme ve kullanılabilir hale getirme konusunda olağanüstü ilerlemeler kaydettik,” dedi. Caltech/IPAC’ın IRSA (Kızılötesi Bilim Arşivi) ile yapılan ortaklık simüle edilmiş verileri şimdi erişilebilir hale getiriyor, böylece araştırmacılar gelecekte gerçek verilere eriştiğinde araçlara çoktan alışmış olacaklar. “Artık insanların simülasyonlarla çalışmaya başlamasını, hangi iyileştirmeleri yapabileceğimizi görmelerini ve gelecekteki verileri mümkün olduğunca etkili bir şekilde kullanmaya hazırlanmalarını istiyoruz.”
OpenUniverse, Roman’ın Bilim Operasyonları ve Bilim Destek merkezleri tarafından geliştirilen diğer simülasyon araçlarıyla birlikte, bilim insanlarını Roman’dan beklenen büyük veri kümelerine hazırlayacaktır. Proje, NASA’nın JPL, DOE’nin Argonne, IPAC ve çeşitli ABD üniversitelerinden düzinelerce uzmanı bir araya getirerek Roman Proje Altyapı Ekipleri, SLAC ve Rubin LSST DESC (Mezarlık Uzay ve Zaman Karanlık Enerji Bilim İşbirliği) ile koordinasyon sağlıyor. Theta süper bilgisayarı, DOE Bilim Ofisi kullanıcı tesisi olan Argonne Liderlik Hesaplama Tesisi tarafından işletiliyordu.
NASA’nın ilk astronomi şefinin adını taşıyan Nancy Grace Roman Uzay Teleskobu, 2020’lerin ortalarında fırlatılması planlanan gelecekteki bir gözlemevidir. Karanlık enerjiyi, dış gezegenleri ve kızılötesi astrofiziği keşfetmeyi ve daha geniş bir görüş alanı sağlamayı amaçlamaktadır. Hubble uzay teleskobu ve doğrudan ötegezegenleri görüntülemek için koronagraf gibi gelişmiş bir teknoloji kullanmak. Görev, kozmolojideki temel soruları yanıtlamak ve evrene dair anlayışımızı genişletmek için tasarlanmıştır.
Daha önce Büyük Sinoptik Araştırma Teleskobu (LSST) olarak bilinen Vera C. Rubin Gözlemevi, tüm görünür gökyüzünü benzeri görülmemiş bir ayrıntıyla haritalamak için 10 yıllık bir Uzay ve Zaman Miras Araştırması (LSST) yürütmek üzere tasarlanmıştır. Şili’de bulunan bu gözlemevi, milyonlarca galaksiyi ve göksel olguyu gözlemlemek için geniş alanlı bir teleskop ve 3,2 milyar piksellik bir kamera kullanacak ve karanlık madde, karanlık enerji ve SamanyoluKapsamlı araştırmasının, evrene ve onun nasıl evrimleştiğine dair anlayışımızda devrim yaratması bekleniyor.
uzay-2