1718208839
2024-06-12 14:00:00
研究者たちは、現実の宇宙をよりよく理解するために、人工の宇宙に飛び込んでいる。イリノイ州にある米国エネルギー省（DOE）のアルゴンヌ国立研究所のスーパーコンピューターを使用して、科学者たちはNASAのナンシー・グレース・ローマン宇宙望遠鏡と、NSF（全米科学財団）とDOEが共同で資金提供しているチリのベラ・C・ルビン天文台が観測する宇宙を描いた約400万枚のシミュレーション画像を作成した。
ノースカロライナ州ダーラムのデューク大学の物理学准教授マイケル・トロクセル氏は、OpenUniverse と呼ばれるより広範なプロジェクトの一環として、このシミュレーション キャンペーンを主導しました。チームは現在、このデータの 10 テラバイトのサブセットを公開しており、残りの 390 テラバイトも処理が終わったらこの秋に公開される予定です。
「アルゴンヌの現在は引退したシータマシンを使って、ノートパソコンで約300年かかる作業を約9日間で達成しました」と、プロジェクトのスーパーコンピューター時間を管理したアルゴンヌ高エネルギー物理学部門の副部長で宇宙学者のカトリン・ハイトマン氏は述べた。「この結果は、ローマンとルービンの暗黒物質と暗黒エネルギーを明らかにする将来の試みを形作ると同時に、他の科学者に望遠鏡のデータを使ってどのようなものを研究できるかのプレビューを提供するでしょう。」
宇宙のリハーサル
このシミュレーションでは初めて、望遠鏡の機器の性能が考慮され、ローマンとルービンが観測を開始したら見ることになる宇宙のこれまでで最も正確なプレビューとなった。ルービンは2025年に運用を開始し、NASAのローマンは2027年5月までに打ち上げられる予定だ。
シミュレーションの精度が重要なのは、科学者が宇宙論の最大の謎を解明するのに役立つ小さな特徴を探すために、観測所の将来のデータを徹底的に調べることになるからだ。
ローマン氏とルービン氏は、宇宙の膨張を加速させていると考えられている謎の力、ダークエネルギーを研究する。ダークエネルギーは宇宙を支配する上で大きな役割を果たしているため、科学者たちはダークエネルギーについてもっと知りたがっている。OpenUniverse のようなシミュレーションは、各機器が画像に刻み込む特徴を理解し、将来のデータを正しく解読できるように今データ処理方法を改善するのに役立つ。そうすれば、科学者たちは微弱な信号からでも大きな発見をすることができるようになる。
「OpenUniverse により、これらの望遠鏡で何が発見できるかという期待を調整できます」と、シミュレーションの作成に協力した、カリフォルニア州メンロパークにある DOE の SLAC 国立加速器研究所のスタッフ科学者ジム・チャン氏は語る。「これにより、処理パイプラインをテストし、分析コードをより深く理解し、結果を正確に解釈する機会が得られ、実際のデータが届き始めたらすぐにそれを使用する準備ができます。」
その後、彼らはシミュレーションを使用して、観測所が宇宙で見ているものを再現できる物理学と機器の効果を探求し続けます。
伸縮自在のチームワーク
このような大規模なシミュレーションを実施するには、複数の組織から集まった大規模で優秀なチームが必要でした。
「こうしたシミュレーションを実行できるほど熟練した人は、世界でもほとんどいません」と、南カリフォルニアにあるNASAジェット推進研究所（JPL）の研究科学者で、OpenUniverseの主任研究員でもあるアリナ・キースリング氏は語る。「この大規模な取り組みは、DOE、アルゴンヌ、SLAC、NASAの協力のおかげで実現しました。彼らは、適切なリソースと専門家をすべて結集しました。」
そして、ローマン氏とルービン氏が宇宙の観測を始めると、このプロジェクトはさらに加速するだろう。
「私たちは、観測結果を利用してシミュレーションをさらに正確にします」とキースリング氏は語った。「これにより、時間の経過に伴う宇宙の進化についてより深い洞察が得られ、最終的に宇宙を形作った宇宙論をより深く理解できるようになります。」
ローマンとルービンのシミュレーションは、合計で約 0.08 平方度 (満月が覆う空の面積のおよそ 3 分の 1 に相当) の同じ空の領域をカバーします。今年後半にリリースされる完全なシミュレーションは、約 70 平方度に及び、これは満月 350 個が覆う空の面積に相当します。
これらを重ね合わせることで、科学者はそれぞれの望遠鏡の最良の部分、つまりルビンのより広い視野とローマンのより鋭く深い視野をどのように活用するかを学ぶことができる。この組み合わせにより、研究者がどちらかの観測所から単独で得られるよりも優れた制約が得られる。
「私たちが行ったようにシミュレーションをつなげることで、比較を行い、ローマンの宇宙ベースの調査がルビンの地上ベースの調査のデータの改善にどのように役立つかを確認できます」とハイトマン氏は言う。「ルビンの画像で混ざり合っている複数のオブジェクトを分離し、その修正をより広範囲に適用する方法を模索できます。」
科学者は、両方の組み合わせによる利点を得るために、各望遠鏡の観測計画やデータ処理パイプラインを変更することを検討できます。
「私たちは、これらのパイプラインを簡素化し、使いやすくする上で驚異的な進歩を遂げました」とキースリング氏は語った。カリフォルニア工科大学/IPAC の IRSA (赤外線科学アーカイブ) との提携により、シミュレーション データが今すぐ利用できるようになり、研究者が将来実際のデータにアクセスするときには、すでにツールに慣れていることになる。「これからは、人々にシミュレーションを使ってもらい、どのような改善ができるかを確認し、将来のデータをできるだけ効果的に使用するための準備をしてもらいたいと考えています。」
OpenUniverse は、Roman の科学運用センターと科学サポート センターで開発中の他のシミュレーション ツールとともに、Roman から期待される大規模なデータセットに科学者が備えられるようにします。このプロジェクトでは、NASA の JPL、DOE の Argonne、IPAC、および米国のいくつかの大学から数十人の専門家が集まり、Roman プロジェクト インフラストラクチャ チーム、SLAC、および Rubin LSST DESC (Legacy Survey of Space and Time Dark Energy Science Collaboration) と連携します。Theta スーパーコンピューターは、DOE 科学局のユーザー施設である Argonne Leadership Computing Facility によって運用されました。
ナンシー グレース ローマン宇宙望遠鏡は、メリーランド州グリーンベルトにある NASA ゴダード宇宙飛行センターで管理されており、南カリフォルニアの NASA ジェット推進研究所と Caltech/IPAC、ボルチモアの宇宙望遠鏡科学研究所、およびさまざまな研究機関の科学者からなる科学チームが参加しています。主な産業パートナーは、コロラド州ボルダーの BAE Systems, Inc.、ニューヨーク州ロチェスターの L3Harris Technologies、カリフォルニア州サウザンドオークスの Teledyne Scientific & Imaging です。
ヴェラ・C・ルビン天文台は、国立科学財団とエネルギー省科学局が共同で資金を提供する連邦プロジェクトであり、初期の建設資金は LSST ディスカバリー・アライアンスを通じて民間からの寄付によって賄われています。
NASAのScientific Visualization Studioから高解像度のビデオと画像をダウンロード
アシュリー・バルザー
NASA ゴダード宇宙飛行センター、メリーランド州グリーンベルト
メディア連絡先:
クレア・アンドレオリ
301-286-1940
メールアドレス: [email protected]
NASA ゴダード宇宙飛行センター、メリーランド州グリーンベルト。
#NASA #のローマ探査ミッションスーパーコンピューターから宇宙のこっそり覗き見を受ける