صورة مفصلة لبقايا “مستعر أعظم”

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

وتحتاج معدلات البيانات العالية جدا وأحجام البيانات الهائلة من التلسكوبات الراديوية من الجيل الجديد مثل ASKAP، إلى برامج عالية القدرة تعمل على أجهزة الكمبيوتر العملاقة.

وهذا هو المكان الذي يلعب فيه مركز Pawsey لأبحاث الحوسبة الفائقة، مع كمبيوتر عملاق تم إطلاقه حديثا يسمى Setonix – تيمنا باسم الحيوان المفضل في أستراليا الغربية، وهو quokka (Setonix brachyurus).

ويُشغّل ASKAP، الذي يتكون من 36 طبقا هوائيا تعمل معا كتلسكوب واحد، بواسطة وكالة العلوم الوطنية الأسترالية CSIRO؛ يتم نقل بيانات المراقبة التي تجمعها عبر ألياف ضوئية عالية السرعة إلى مركز باوزي للمعالجة والتحويل إلى صور جاهزة للعلم.

وتمثلت النتيجة المثيرة في صورة رائعة لجسم كوني يُعرف باسم بقايا المستعر الأعظم، G261.9 + 5.5.

ويقدر عمره بأكثر من مليون سنة، ويقع على بعد 10000 إلى 15000 سنة ضوئية منا، وتم تصنيف هذا الجسم في مجرتنا لأول مرة على أنه بقايا مستعر أعظم من قبل عالم الفلك الراديوي CSIRO Eric R. Hill في عام 1967، باستخدام ملاحظات من CSIRO’s Parkes تلسكوب راديو، مورييانغ.

وتتسرب 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.

وبالإضافة إلى ذلك، فإن الموجة الصدمية ستضغط أيضا على الحقول المغناطيسية بين النجوم. والانبعاثات 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.

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

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

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

وتعد معالجة البيانات حتى مع الكمبيوتر العملاق تمرينا معقدا، حيث تؤدي أوضاع المعالجة المختلفة إلى ظهور العديد من المشكلات المحتملة. وعلى سبيل المثال، تم إنشاء صورة SNR من خلال دمج البيانات التي تم جمعها بمئات الترددات المختلفة (أو الألوان، إذا أردت)، ما يسمح لنا بالحصول على عرض مركب للكائن.

ولكن، هناك كنزا من المعلومات المخبأة في الترددات الفردية أيضا. وغالبا ما يتطلب استخراج هذه المعلومات عمل صور عند كل تردد، ما يتطلب المزيد من موارد الحوسبة ومساحة رقمية أكبر للتخزين.

وفي 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 يوما بعد يوم.

وكان مفتاح هذا العرض التوضيحي الأول السريع هو التعاون الوثيق بين مركز Pawsey وأعضاء فريق معالجة البيانات العلمية ASKAP.

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

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

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

وهذه 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.

وبينما يعمل الكمبيوتر العملاق على تكثيف عملياته بالكامل، فإن ASKAP أيضا، الذي يختتم حاليا سلسلة من الاستطلاعات التجريبية، سيجري قريبا مسوحات أكبر وأعمق للسماء.