Nowe pulsary odkryte dzięki platformie BOINC

Połączona moc obliczeniowa 200.000 prywatnych komputerów pozwoliła astronomom sporządzić swoisty spis Drogi Mlecznej. Projekt Einstein@Home łączy domowe i biurowe komputery wolontariuszy z całego świata z globalnym superkomputerem. Korzystając z tej komputerowej chmury, międzynarodowy zespół kierowany przez naukowców z Instytutu Fizyki Grawitacyjnej oraz Radioastronomii Maxa Placna analizował archiwalne dane z radioteleskopu CSIRO Parkes w Australii. Korzystając z nowych metod wyszukiwania globalnej sieci komputerów, odkryto 24 pulsary – niezwykłe gwiezdne pozostałości z ekstremalnymi właściwościami fizycznymi. Pulsary mogą być używane jako swoiste testery dla Ogólnej Teorii Względności Einsteina, i mogą pomóc skompletować nasz obraz populacji pulsarów.



„Przez udział publiczności, odkryliśmy 24 nowe pulsary w naszej Drodze Mlecznej, których wcześniej brakowało, a niektóre z nich są szczególnie interesujące” – powiedział Benjamin Knispel z Instytutu Maxa Planca w Hanowerze.

Pulsary są pozostałością po wybuchu masywnej gwiazdy. Są silnie namagnesowanymi i ekstremalnie gęstymi gwiazdami neutronowymi. Rotują bardzo szybko emitując przy tym wiązki fal radiowych wzdłuż osi pola magnetycznego. Gdy wiązka fal radiowych skieruje się ku Ziemi, możemy zaobserwować pulsara.

Duże i czułe radioteleskopy są odpowiednie do wykrywania słabych sygnałów z nowych pulsarów. Knispel i jego koledzy analizowali dane z Parkes Multibeam Pulsar Survey zebranych w latach 1997 do 2001, przy użyciu 64-metrowego anteny radioteleskopu CSIRO Parkes, znajdującego się w południowo-wschodniej Australii.



„Poszukiwanie nowych pulsarów radiowych jest bardzo wzmocnione komputerowo. Do określenia a priori nieznanych cech pulsara, np. jego oddalenia czy okresu rotacji, musimy bardzo dokładnie przeszukać szeroki zakres parametrów” – powiedział Knispel.

Każdego tygodnia 50.000 ochotników z całego świata „daruje” cykle bezczynności obliczeniowych ich 200.000 komputerów domowych czy biurowych podłączonych do projektu Einstein@Home. Wspólnie łącznie uzyskują moc obliczeniową około 860 teraflopów (1 teraflop = 1012/s) na sekundę. To plasuje Einstein@Home na równi z najszybszymi superkomputerami na świecie. Analiza archiwalnych danych CSIRO była gotowa w osiem miesięcy, podczas gdy to samo zadanie wykonane na jednordzeniowym procesorze zajęłoby ponad 17.000 lat. Surowa moc obliczeniowa nie jest jedynym czynnikiem do odkrycia dwóch tuzinów pulsarów. Rozwój nowych metod przetwarzania okazał się być równie ważny. Zarejestrowane dane zawierają często podobne do pulsarów sygnały zakłócające. Astronomowie zastosowali nowe metody, które pozwoliły im odkryć pulsary wcześniej maskowane przez te sygnały zakłócające.

Naukowcy wykorzystali radioteleskopy w pobliżu Parkes, w Jodrell Bank Observatory i w Effelsberg, do obserwacji pokontrolnych oraz scharakteryzowania bardziej szczegółowo ich odkryć. „Istnieją różne rodzaje pulsarów, tak jak istnieją różne gatunki zwierząt w zoo. Niektóre z nich są bardziej popularne, niż inne – w niektórych przypadkach tylko kilka okazów jest znane” – tłumaczy Ralph Eatough, naukowiec z Instytutu Maxa Planca w Bonn.

Pulsary w układach podwójnych są szczególnie interesujące dla astronomów. Dlatego, te obiekty te umożliwiają wgląd w historię ich formowania się, i dlatego mogą być stosowane jako testery dla OTW Einsteina. Jednak ich odkrycie jest jeszcze bardziej wymagające obliczeniowo, niż poprzednie trudne zadanie znalezienia odosobnionych pulsarów. Śledzenie ich złożonych sygnałów w danych zwiększa koszty obliczeniowe, które znacznie przekraczają możliwości obliczeniowe dwóch Instytutów Maxa Planca.

Spośród 24. pulsarów odkrytych przez Einstein@Home, sześć jest w układach podwójnych, które krążą wokół wspólnego środka masy wraz ze swoją gwiazdą towarzyszącą. Systemy te tworzą się tylko w bardzo wyjątkowych warunkach astrofizycznych, które astronomowie mogą teraz dokładniej odtworzyć. Jeden z nowoodkrytych pulsarów ma niezwykle długi okres obiegu, około 940 dni – czwarty najdłuższy znany okres obiegu.

Niektóre z odkrytych pulsarów wydają się „wyłączać” emisję radiową na kilka minut czy godzin. „To zjawisko było obserwowane już wcześniej, ale jeszcze nie w pełnie zrozumiane. Dalsze badania mogą przyczynić się do lepszego zrozumienia procesów w pulsarach o silnym polu magnetycznym, które zasila ich emisje radiowe” – powiedział Eatough.

Jest nie tylko ważne, aby znaleźć te wyjątkowe obiekty, odkryć „normalne” pulsary. Parkes Multibeam Pulsar Survey jest często używany jako odnośnik do symulacji numerycznych populacji pulsarów w naszej Galaktyce. Tylko poprzez znalezienie wszystkich pulsarów ukrytych w danych, astronomowie będą mogli wyciągnąć konkretne wnioski na temat całej populacji pulsarów znajdujących się w Drodze Mlecznej.

„Nasze odkrycia dowodzą, projekty przetwarzania rozproszonego, takie jak Einstein@Home mogą odegrać ważna rolę w nowoczesnej, opartej na danych astronomii” – powiedział Bruce Allen, dyrektor Einstein@Home oraz dyrektor Instytutu Alberta Einsteina. „Spodziewamy się, że przetwarzanie rozproszone stanie się bardziej istotne w analizowaniu w przyszłości danych astronomicznych. Einstein@Home jest bardzo dobrze przygotowany do zwiększenia mobilności mocy obliczeniowej” – mówi Allen. Ostatnio, wolontariusze nie tylko dołączają swoje komputery do projektu. Do znajdowania pulsarów przyczyniły się także smartfony oraz tablety wyposażone w system Android.

„W jednym z naszych następnych projektów, chcielibyśmy wykorzystać moc obliczeniową Einstein@Home do szukania pulsarów w zwartych układach podwójnych, z wykorzystaniem świeżych danych z naszego bardzo czułego radioteleskopu, znajdującego się w pobliżu Effelsbergu” – powiedział Michael Kramer, dyrektor MPIfR. Systemy takie umożliwiają testy OTW: jej efekty są najsilniejsze, gdy masywne ciała okrążają się w niewielkiej odległości.

Źródło:
Max Planc Institute for Gravitational Physics
Więcej informacji na temat projektu Einstein@Home: Einstein@Home
Dołącz do nas: BOINC

Popularne posty z tego bloga

Słaby, odległy obiekt odkryty na krańcach Pasa Kuipera

Tajemnica, w jaki sposób czarne dziury łączą się i zderzają, zaczyna się wyjaśniać

Ostatni duży posiłek naszej czarnej dziury