O Universo está em foco muito mais nítido com novos algoritmos e supercomputadores

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As quatro galáxias à esquerda na imagem são muito mais nítidas em foco no novo mapa (direita). Crédito: Universidade de Leiden

Com novos algoritmos e supercomputadores, foi criado um mapa de rádio incrivelmente detalhado do Universo. Agora, os astrônomos podem observar dados de rádio de galáxias com muito mais precisão. Esta pesquisa foi publicada na Nature Astronomy pela Leiden University Ph.D. estudante Frits Sweijen e colegas.

"Este único mapa tem quase tantos pixels quanto os mapas anteriores de todo o céu", diz Frits Sweijen. Os pesquisadores resolveram o efeito de desfoque da radiação UV em nossa atmosfera: com um software especial, eles conseguiram corrigir essa interferência . Supercomputadores em Leiden e Amsterdã usaram seu enorme poder de computação para garantir que isso também acontecesse rapidamente.

Cinco por cinco Luas cheias

Dentro do futuro previsível, o novo método poderia, portanto, trazer todo o céu do norte para um foco nítido. Agora, os pesquisadores mostram apenas uma pequena parte, explica Sweijen: "Suponha que você veja um quadrado de cinco por cinco Luas cheias no céu. A partir desse cubo de espaço, fizemos um mapa de quase 7 bilhões de pixels, no qual quase 2.500 galáxias estão nitidamente visível".

Celular em Marte

Sweijen observa: "O mapa do espaço foi feito com base em ondas de rádio que capturamos do espaço com o Telescópio Internacional LOFAR. Este é um enorme radiotelescópio com dezenas de milhares de antenas espalhadas por uma área europeia com um diâmetro de 2.000 quilômetros. Essas antenas escutam os raios de rádio cósmicos".

Ele continua: "Por causa de sua enorme área e muitas antenas, o LOFAR pode 'ver' radiação em detalhes requintados, com uma sensibilidade que permitiria até detectar um telefone celular em Marte". Os dados do telescópio podem ser vistos por humanos após a tradução feita por um computador em um mapa de radiação, uma espécie de fotografia.

Ondas mancham o sinal

Um problema em tirar fotos nítidas do Universo com LOFAR é a radiação UV do sol. Isso nubla nossa atmosfera com partículas carregadas, íons. Esta ionosfera perturba as ondas de rádio do espaço antes que o telescópio as capte. Sweijen diz: "Isso faz parecer que o LOFAR está observando o céu do fundo do mar, onde as ondas mancham o sinal. O software recentemente desenvolvido pelo Instituto Holandês de Radioastronomia ASTRON corrigiu a radiação medida em toda a área. Isso nos permitiu focar e mapear todo o campo de visão dos LOFARs".

O software trabalha com algoritmos que exigem muito poder computacional. Isso estava disponível. Em Leiden, o recém-construído Academic Leiden Interdisciplinary Cluster Environment (ALICE) forneceu seu poder de computação. Em Amsterdã, a cooperação em TIC SURF forneceu acesso antecipado à sua nova plataforma Spider, que foi especialmente criada para projetos com uso intensivo de dados, como esta pesquisa.

Próximo plano: Todo o céu do norte

A correção dos dados do campo de visão LOFAR foi feita em 25 seções, cada uma em tamanho de Lua cheia. Isso levou sete dias por área. Em um único computador, levaria 7 vezes 25, ou 175 dias, para criar o mapa inteiro. Graças à infraestrutura em grande escala do SURF e Leiden com poder de computação paralela, foram necessários apenas sete dias. Isso significa que agora existe uma maneira rápida de mapear todo o céu do norte com detalhes comparáveis, algo que Sweijen diz que pode começar nos próximos anos.

"Agora podemos estudar a evolução dos buracos negros e das galáxias em que eles são encontrados com mais detalhes do que antes", diz ele. Galáxias no Universo anterior, por exemplo, que devido à sua distância ou idade eram pequenas demais para serem vistas em detalhes, agora podem ser vistas nitidamente aos milhares".

Mais informações: F. Sweijen et al, Deep sub-arcsecond wide-field imaging of the Lockman Hole field at 144 MHz, Nature Astronomy (2022). DOI: 10.1038/s41550-021-01573-z

Informações do jornal: Nature Astronomy

Fornecido pela Universidade de Leiden

Fonte: Phys News /  por Frits Sweijen, Rianne Lindhout, Universidade de Leiden / 31-01-2022   

https://phys.org/news/2022-01-universe-sharper-focus-algorithms-supercomputers.html

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Hélio R.M.Cabral (Economista, Escritor e Divulgador de conteúdos da Astronomia, Astrofísica, Astrobiologia e Climatologia).Participou do curso (EAD) de Astrofísica, concluído em 2020, pela Universidade Federal de Santa Catarina (UFSC).

Autor do livro: “Conhecendo o Sol e outras Estrelas”.

Acompanha e divulga os conteúdos científicos da NASA (National Aeronautics and Space Administration), ESA (European Space Agency) e outras organizações científicas e tecnológicas.

Participa do projeto S`Cool Ground Observation (Observações de Nuvens) que é integrado ao Projeto CERES (Clouds and Earth´s Radiant Energy System) administrado pela NASA. A partir de 2019, tornou-se membro da Sociedade Astronômica Brasileira (SAB), como astrônomo amador.

Participa também do projeto The Globe Program / NASA Globe Cloud, um Programa de Ciência e Educação Worldwide, que também tem o objetivo de monitorar o Clima em toda a Terra. Este projeto é patrocinado pela NASA e National Science Fundation (NSF), e apoiado pela National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA) e U.S Department of State.

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