Karanlık Enerji Deneyi, İlk Büyük Araştırmada Galaksi Altın Madeni’ni Ortaya Çıkardı

Texas Advanced Computing Center (TACC) sistemleri, 200.000’den fazla yeni yıldız ve galaksi konumunun katalog yayınını destekler.

Gökbilimciler, göklerin neredeyse sonsuz yıldızlarını ve galaksilerini haritalamanın yüzeyini zar zor çizdiler. Austin’deki Texas Üniversitesi’nden araştırmacılar, süper bilgisayarları ve dünyanın dört bir yanından binlerce sivil bilim insanının yardımını kullanarak 200.000’den fazla yeni astronomik nesnenin yerlerini ortaya çıkardı. Amaçları daha fazlasını haritalamak ve bu bilgiyi evrenin nihai kaderini tahmin etmek için kullanmaktır.

bu Hobby-Eberly Teleskop Karanlık Enerji Deneyi (HETDEX) 2017’den beri Batı Teksas’taki Davis Dağları’nın karanlık gökyüzünü, spektroskopik verileri yakalamaya yönelik keskin bir gözle taradı. Lyman-alfa frekans ışığı 10 milyar ışıkyılı uzaklıktaki galaksilerdeki nötr hidrojen emisyonundan. Bu galaksiler, astronomlara yeni yıldızların yoğun bir şekilde yaratıldığını gösteren, hidrojenden gelen özel bir dalga boyunda ışık yayarlar.

HETDEX işbirliği, Amerika Birleşik Devletleri ve Almanya’daki altı akademik kurumdan astronomlar, mühendisler, teknisyenler ve lisansüstü öğrencilerden oluşan geniş bir ekibi içermektedir.

Hobby-Eberly Teleskopu Karanlık Enerji Deneyi (HETDEX), uzak yıldızları ve yıldız oluşumuyla patlayan galaksileri içeren 200.000’den fazla astronomik nesneyi haritalayan halka açık ilk kataloglarını duyurdu. HETDEX, bir yıldızın veya galaksinin yerini ve Dünya’dan uzaklığını belirlemek için kullanılan spektroskopik verileri toplayarak gökyüzünü döşer. (Üst) Planlanan HETDEX Güz alanının gökyüzü kapsamı (kırmızı) ve bu katalog sürümünün kapladığı alan (mavi), yıldızlarla, Lyman-alpha yayan (lae), [O II]- yayan (oii) ve düşük z olmayan gökadalar [OII] emisyon (lzg) renk kodludur. Kredi: Kredi: Erin Mentuch Cooper ve diğerleri 2023 ApJ 943 177.

Araştırmacılar ilk kez astronomik nesneleri katalogladılar – yüksek kırmızıya kaymada 51.863’ten fazla Lyman-alfa yayan galaksiyi haritaladılar; Daha düşük kırmızıya kaymada 123.891 yıldız oluşturan gökada; Düşük kırmızıya kaymada 5.274 emisyonsuz çizgi galaksisi; ve 4.976 aktif galaktik çekirdek (AGN) – kara deliklerin varlığına işaret eden parlak noktalar.

Kataloğu açıklayan makale 7 Şubat 2023’te yayınlandı. bu Astrofizik Dergisi.

Austin’deki Texas Üniversitesi’nde (UT Austin) bir araştırma bilimcisi olan çalışmanın ortak yazarı Erin Mentuch Cooper, “İlk kez kataloglanan kırmızıya kayma sayısı açısından patladık” dedi. Cooper, HETDEX projesinin veri yöneticisidir.

“HETDEX kataloğunda gökbilim araştırmalarına ilişkin bir altın madeni var. Bu konuda sevdiğim şey bu, ”diyor çalışmanın ortak yazarı Karl Gebhardt, Herman ve Joan Suit Astronomi Profesörü, UT Austin Doğa Bilimleri Fakültesi. Gebhardt, proje bilimcisi ve HETDEX’in baş araştırmacısıdır.

TACC’nin Maverick2 (üstte), Stampede2 (solda), Corral (sağda) süper bilgisayarları. 1 kredi

Bir yıldızın kırmızıya kayması, astronomlara bir yıldızın Dünya’dan ne kadar hızlı uzaklaştığını söyler çünkü rengine benzer şekilde frekansı, yanından geçen bir trenin kornası gibi uzaklaştıkça azalır.

Bir yıldız ne kadar hızlı uzaklaşırsa o kadar uzaklaşır. Hız ve mesafe arasındaki bu ilişki, Hubble Yasasıbir galaksinin yerini belirleyebilir ve astronomların HETDEX ile 200.000’den fazla yıldız ve galaksinin 3D haritasını oluşturmasına olanak tanır.

“Bu, bulabileceklerimizin sadece küçük bir yüzdesi, ancak bu iyi bir başlangıç. Sonuç olarak, HETDEX bir milyon kırmızıya kaymış gökadanın haritasını çıkarmayı hedefliyor,” dedi Cooper.

HETDEX, önceki büyük gökyüzü araştırmalarından benzersizdir, çünkü hedefsiz bir araştırmadır, gökyüzünü kaplar ve Görünür Entegre Alan Çoğaltılabilir Birim Spektrografının (VİRÜS) 35.000 fiber optik kablosundan spektrum toplar.

VİRÜS uzak galaksilerden yıldız ışığını alır ve ışığı bir prizmanın yaptığı gibi bileşen renklerine ayırır. HETDEX gökyüzünü döşer, ay büyüklüğünde bir gökyüzü alanında 35.000 tayf toplar ve bir noktadan diğerine hareket eder. Anket verileri için her yıl yaklaşık 500-600 saatlik gözlem toplar.

Gebhardt, “Gezegendeki en büyük spektroskopik cihaza sahibiz ve zaman açısından en uzun araştırmalardan birini yapıyoruz” dedi. “Bu verileri analiz etmek için, bulabildiğimiz en hızlı bilgisayara ihtiyacımız var ve TACC burada devreye giriyor. TACC, bu dev anket için tüm veri depolamayı ve tüm veri analizini yapıyor.”

Teleskoptan gelen veriler, 100 Gigabit/saniye hızında yüksek hızlı hatlar aracılığıyla doğrudan TACC Corral veri depolama sistemine gider.

“TACC, sistemimizi düzene sokmak için bizimle birlikte çok çalıştı ve sistem fevkalade çalışıyor. TACC sistemlerinde yılların verilerini birkaç günde, belki bir haftada işleyebiliyoruz. Ve bunu birçok kez yapıyoruz çünkü yöntemlerimizi ayarlamaya ve geliştirmeye devam ediyoruz,” diye ekledi Gebhardt.

HETDEX, UT Austin’de önde gelen bir akademik süper bilgi işlem merkezi olan Texas Advanced Computing Center’ın Maverick ve Stampede2 süper bilgisayarlarını kullandı. Stampede2, ABD’deki binlerce bilim insanı için ortak bir kaynak olarak Ulusal Bilim Vakfı tarafından finanse edilmektedir. TACC’nin Corral sisteminde yaklaşık 60 terabayt görüntü verisinin işlenmesine ve analiz edilmesine yardımcı oldular.

Dahası, Cooper ve meslektaşları, oluşturmak için TACC ile birlikte çalıştılar. JüpyterHub halk erişim verilere.

“Herhangi bir akademik yeterliliğe sahip olan herkes bir TACC hesabı alabilir ve verilerimize erişmek için bir web tarayıcısı kullanabilir. Tüm verilerimize erişmelerine izin vereceğiz. Bu şu an sadece katalog. Ancak gelecek, bilimin HETDEX’ten miras kalan bir potansiyelini sunacak. TACC bunun kurulmasına yardımcı oluyor,” dedi Cooper.

Katalogdan öne çıkan ilginç bir nokta, güçlü Lyman-alfa ışık yayılımına sahip aktif bir galaktik çekirdeğin (AGN) tanımlanmasıdır. Gebhadt’ın ortak yazarı çalışmak UT Austin astronomi doktora sonrası araştırmacısı Chenxu Liu tarafından yönetilen, Kasım 2022’de Astrofizik Dergisi. dair ilginç kanıtlar sunar. Kara delik çevreleyen bir ana galaksi olmadan.

Gebhardt, “Ben buna ‘çıplak kara delikler’ diyorum” dedi. “Henüz hiçbir şey doğrulanmadı, ancak bunların orada olabileceğinden şüpheleniyoruz. Bunları ancak HETDEX gibi bir anket bulabilir.”

HETDEX’ten üretilen bilim, tüm evrenin genişlemesini anlamanın daha büyük resmine katkıda bulunuyor ve beklenmedik bir şekilde beklenenden çok daha hızlı büyüyor. Hubble uzay teleskobu 2019’da kozmik bir ölçüt gibi davranan süpernovalar.

HETDEX için Kutsal Kâse, karanlık enerji için fiziksel modeli ortaya çıkaracak olan 10 milyar yıl önceki Evren genişleme hızının doğru bir ölçüsüdür.

Gökbilimciler, mevcut genişleme oranının ölçüsünü nasıl açıklayacakları konusunda anlaşmazlık içindeler. Bunu anlamak, yerçekimi teorisinde bir değişiklik veya temel teoride bir değişiklik gerektirebilir. Büyük patlama teori. Keşfedilmemiş bir parçacığın eseri olabilir.

Evrenin başlarındaki genişleme oranının kesin bir değeri, bugünün genişleme oranıyla karşılaştırılabilir. Bu karşılaştırma, Evrenin sonsuza kadar genişlemeye devam edip etmeyeceğini veya bundan milyarlarca yıl sonra bir gün kendi üzerine çöküp çökmeyeceğini belirleyebilir.

Gebhardt, “HETDEX projesinin tüm amacı, evrenin genişlemesini ölçmektir” dedi.

“Bu yeni katalog, HETDEX İşbirliği’nin önümüzdeki yıl üzerinde çok sıkı çalıştığı ‘milyon galaksi’ sorusunu nihayet yanıtlarken değerli veriler ekliyor. Ama burada daha büyük bir resim var ve biz bunu topluluğa geri veriyoruz, sadece dünyadaki bilim insanlarına değil, genel topluluğa. TACC’deki süper bilgi işlem kaynakları ve uzmanlar olmadan, birçok veri analizini yürütmek ve süreci iyileştirmeye devam etmek için bize bilgi işlem gücü sağlayarak bu işi yapamazdık.”

HETDEX için galaksileri belirlemeye nasıl yardımcı olabileceğinizi öğrenmek için şu makaleyi okuyun: Karanlık Enerji Kaşifleri projesi.

Referans: “HETDEX Genel Kaynak Kataloğu 1: ​​Hedeflenmemiş Geniş Alan Spektroskopik Araştırmadan 50 K’dan Fazla Lyα Yayıcıyı İçeren 220 Bin Kaynak” Erin Mentuch Cooper, Karl Gebhardt, Dustin Davis, Daniel J. Farrow, Chenxu Liu, Gregory Zeimann, Robin Ciardullo, John J. Feldmeier, Niv Drory, Donghui Jeong, Barbara Benda, William P. Bowman, Michael Boylan-Kolchin, Óscar A. Chávez Ortiz, Maya H. Debski, Mona Dentler, Maximilian Fabricius, Rameen Farooq, Steven L. Finkelstein , Eric Gawiser, Caryl Gronwall, Gary J. Hill, Ulrich Hopp, Lindsay R. House, Steven Janowiecki, Hasti Khoraminezhad, Wolfram Kollatschny, Eiichiro Komatsu, Martin Landriau, Maja Lujan Niemeyer, Hanshin Lee, Phillip MacQueen, Ken Mawatari, Brianna McKay , Masami Ouchi, Jennifer Poppe, Shun Saito, Donald P. Schneider, Jan Snigula, Benjamin P. Thomas, Sarah Tuttle, Tanya Urrutia, Laurel Weiss, Lutz Wisotzki, Yechi Zhang ve HETDEX işbirliği, 7 Şubat 2023, Astrofizik Dergisi.
DOI: 10.3847/1538-4357/aca962