Der galaktische Supernova-Überrest G261.9+5.5. (Wasim Raja/CSIRO; Pascal Elah/Pawsey) Innerhalb von 24 Stunden nach dem Zugriff auf die erste Stufe von Australiens neuestem Supercomputing-System haben Forscher eine Reihe von Radioteleskopbeobachtungen verarbeitet, darunter ein sehr detailliertes Bild eines Supernova-Überrests.
Die sehr hohen Datenraten und die enormen Datenmengen von Radioteleskopen der neuen Generation wie z Aschekappe (Australian Square Kilometre Array Pathfinder) benötigen hochleistungsfähige Software, die auf Supercomputern läuft.
Hier kommt das Pawsey Supercomputing Research Center ins Spiel, mit einem neu gestarteter Supercomputer namens Setonix – benannt nach dem Lieblingstier Westaustraliens, der Quokka ( Setonix brachyurus ).
ASKAP, das aus 36 Parabolantennen besteht, die als ein Teleskop zusammenarbeiten, wird von Australiens nationaler Wissenschaftsagentur CSIRO betrieben; Die gesammelten Beobachtungsdaten werden über Hochgeschwindigkeits-Glasfasern an das Pawsey Center übertragen, wo sie verarbeitet und in wissenschaftlich nutzbare Bilder umgewandelt werden.
Als wichtigen Meilenstein auf dem Weg zur vollständigen Bereitstellung haben wir nun die Integration unserer Verarbeitungssoftware ASKAPsoft in Setonix demonstriert, komplett mit atemberaubender Grafik.
Spuren eines sterbenden Sterns
Ein aufregendes Ergebnis dieser Übung war ein fantastisches Bild eines kosmischen Objekts, das als Supernova-Überrest bekannt ist. G261,9+5,5 .
Dieses Objekt in unserer Galaxie ist schätzungsweise mehr als eine Million Jahre alt und befindet sich 10.000 bis 15.000 Lichtjahre von uns entfernt zuerst klassifiziert als Supernova-Überrest vom CSIRO-Radioastronomen Eric R. Hill im Jahr 1967 unter Verwendung von Beobachtungen von CSIROs Parkes-Radioteleskop, Murriyang .
Supernova-Überreste (SNRs) sind die Überreste mächtiger Explosionen sterbender Sterne. Das aus der Explosion ausgestoßene Material pflügt mit Überschallgeschwindigkeit nach außen in das umgebende interstellare Medium, reißt Gas und jegliches Material, auf das es unterwegs trifft, mit sich und komprimiert und erhitzt sie dabei.
Der galaktische Supernova-Überrest G261.9+5.5. ( Wasim Raja/CSIRO; Pascal Elah/Pawsey )
Darüber hinaus würde die Stoßwelle auch die interstellaren Magnetfelder komprimieren. Die Emissionen, die wir in unserem Radiobild von G261.9+5.5 sehen, stammen von hochenergetischen Elektronen, die in diesen komprimierten Feldern gefangen sind. Sie enthalten Informationen über die Geschichte des explodierten Sterns und Aspekte des umgebenden interstellaren Mediums.
Die im tiefen ASKAP-Radiobild offenbarte Struktur dieses Überrestes eröffnet die Möglichkeit, diesen Überreste und die physikalischen Eigenschaften (wie Magnetfelder und hochenergetische Elektronendichten) des interstellaren Mediums in beispielloser Detailliertheit zu untersuchen.
Einen Supercomputer auf Herz und Nieren prüfen
Das Bild von SNR G261.9+05.5 mag schön anzusehen sein, aber die Verarbeitung der Daten aus den astronomischen Untersuchungen von ASKAP ist auch eine großartige Möglichkeit, das Supercomputersystem, einschließlich der Hardware und der Verarbeitungssoftware, einem Stresstest zu unterziehen.
Wir haben den Datensatz des Supernova-Überrests für unsere ersten Tests einbezogen, da seine komplexen Merkmale die Verarbeitungsherausforderungen erhöhen würden.
Selbst die Datenverarbeitung mit einem Supercomputer ist eine komplexe Aufgabe, da unterschiedliche Verarbeitungsmodi verschiedene potenzielle Probleme auslösen. Das Bild des SNR wurde beispielsweise durch die Kombination von Daten erstellt, die bei Hunderten verschiedener Frequenzen (oder Farben, wenn Sie so wollen) gesammelt wurden, wodurch wir eine zusammengesetzte Ansicht des Objekts erhalten konnten.
Aber auch in den einzelnen Frequenzen verbirgt sich ein Schatz an Informationen. Um diese Informationen zu extrahieren, müssen häufig Bilder bei jeder Frequenz erstellt werden, was mehr Rechenressourcen und mehr digitalen Speicherplatz zum Speichern erfordert.
Während Setonix über ausreichende Ressourcen für solch eine intensive Verarbeitung verfügt, bestünde eine zentrale Herausforderung darin, die Stabilität des Supercomputers sicherzustellen, wenn er Tag für Tag mit so enormen Datenmengen belastet wird.
Der Schlüssel zu dieser schnellen ersten Demonstration war die enge Zusammenarbeit zwischen dem Pawsey Center und den Mitgliedern des ASKAP-Wissenschaftsdatenverarbeitungsteams. Unsere Teamarbeit ermöglichte es uns allen, diese Herausforderungen besser zu verstehen und schnell Lösungen zu finden.
Diese Ergebnisse bedeuten, dass wir beispielsweise aus den ASKAP-Daten mehr herausfinden können.
Da kommt noch mehr
Dies ist jedoch nur die erste von zwei Installationsphasen für Setonix. Die zweite wird voraussichtlich noch in diesem Jahr abgeschlossen sein.
Dies wird es Datenteams ermöglichen, in einem Bruchteil der Zeit mehr der riesigen Datenmengen zu verarbeiten, die aus vielen Projekten eingehen. Im Gegenzug wird es den Forschern nicht nur ermöglichen, unser Universum besser zu verstehen, sondern wird zweifellos auch neue Objekte entdecken, die im Radiohimmel verborgen sind. Die Vielfalt der wissenschaftlichen Fragen, die wir mit Setonix in kürzerer Zeit untersuchen können, eröffnet so viele Möglichkeiten.
Dieser Anstieg der Rechenkapazität kommt nicht nur ASKAP zugute, sondern allen in Australien ansässigen Forschern in allen Bereichen der Wissenschaft und Technik, die auf Setonix zugreifen können.
Während der Supercomputer seinen vollen Betrieb aufnimmt, läuft auch ASKAP, das derzeit eine Reihe von Piloterkundungen abschließt und bald noch größere und tiefere Untersuchungen des Himmels durchführen wird.
Der Supernova-Überrest ist nur eines von vielen Merkmalen, die wir jetzt enthüllt haben, und wir können bald mit vielen weiteren atemberaubenden Bildern und der Entdeckung vieler neuer Himmelsobjekte rechnen. 
Wasim Raja , Forschungswissenschaftler, CSIRO Und Pascal Jahan Elahi , Spezialist für Supercomputing-Anwendungen, Pawsey Supercomputing Research Centre, CSIRO .
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