Projeto OpenUniverse Cria 4 Milhões de Imagens Sintéticas do Universo para Telescópios da NASA e NSF

Michael Troxel, liderou a campanha de simulação como parte de um projeto mais amplo chamado OpenUniverse. Professor associado de física da Universidade Duke em Durham, Carolina do Norte. Pesquisadores estão explorando um universo sintético para nos ajudar a compreender melhor o universo real. Utilizando supercomputadores do Laboratório Nacional de Argonne do Departamento de Energia dos EUA em Illinois, cientistas criaram quase 4 milhões de imagens simuladas do cosmos, como serão vistas pelo Telescópio Espacial Nancy Grace Roman da NASA e pelo Observatório Vera C. Rubin, financiado conjuntamente pela NSF (Fundação Nacional de Ciência) e pelo DOE, no Chile. A equipe está agora lançando um subconjunto de 10 terabytes desses dados, com os restantes 390 terabytes previstos para serem liberados no outono, após serem processados.

“Usando-a agora aposentada máquina Theta de Argonne, conseguimos em cerca de nove dias o que levaria aproximadamente 300 anos em seu laptop”, disse Katrin Heitmann, cosmologista e diretora adjunta da divisão de Física de Alta Energia de Argonne, que gerenciou o tempo de supercomputador do projeto. “Os resultados moldarão as futuras tentativas dos telescópios Roman e Rubin de iluminar a matéria escura e a energia escura, oferecendo aos cientistas um vislumbre dos tipos de coisas que poderão explorar usando dados dos telescópios.” Os telescópios Roman e Rubin explorarão a energia escura — a misteriosa força que se acredita estar acelerando a expansão do universo. Como desempenha um papel fundamental na governança do cosmos, os cientistas estão ansiosos para aprender mais sobre ela.

Simulações como OpenUniverse ajudam a entender as assinaturas que cada instrumento imprime nas imagens e a aperfeiçoar os métodos de processamento de dados agora, para que possam decifrar os dados futuros corretamente. “O OpenUniverse nos permite calibrar nossas expectativas sobre o que podemos descobrir com esses telescópios”, disse Jim Chiang, cientista do DOE’s SLAC National Accelerator Laboratory em Menlo Park, Califórnia, que ajudou a criar as simulações. “Ele nos dá a chance de exercitar nossos pipelines de processamento, entender melhor nossos códigos de análise e interpretar os resultados com precisão para que possamos nos preparar para usar os dados reais assim que começarem a chegar.” Em seguida, continuarão usando simulações para explorar os efeitos da física e dos instrumentos que poderiam reproduzir o que os observatórios veem no universo.

“Poucas pessoas no mundo são qualificadas o suficiente para executar essas simulações”, disse Alina Kiessling, cientista de pesquisa no Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) no Sul da Califórnia e investigadora principal do OpenUniverse. “Este enorme esforço só foi possível graças à colaboração entre o DOE, Argonne, SLAC e NASA, que reuniu todos os recursos e especialistas certos.” “Usaremos as observações para tornar nossas simulações ainda mais precisas”. “Isso nos dará maior insight sobre a evolução do universo ao longo do tempo e nos ajudará a entender melhor a cosmologia que, em última análise, moldou o universo.” As simulações do Roman e do Rubin cobrem a mesma área do céu, totalizando cerca de 0,08 graus quadrados (aproximadamente equivalente a um terço da área do céu coberta por uma Lua cheia).

A simulação completa, que será lançada ainda este ano, abrangerá 70 graus quadrados, cerca da área do céu coberta por 350 Luas cheias. Sobrepô-las permite aos cientistas aprender como usar os melhores aspectos de cada telescópio — a visão mais ampla do Rubin e a visão mais nítida e profunda do Roman. A combinação produzirá melhores restrições do que os pesquisadores poderiam obter de cada observatório sozinho. “Conectar as simulações como fizemos nos permite fazer comparações e ver como a pesquisa baseada no espaço do Roman ajudará a melhorar os dados da pesquisa baseada no solo do Rubin”. “Podemos explorar maneiras de distinguir múltiplos objetos que se misturam nas imagens do Rubin e aplicar essas correções em sua cobertura mais ampla.”

Os cientistas podem considerar modificar os planos de observação ou pipelines de processamento de dados de cada telescópio para beneficiar o uso combinado de ambos. “Fizemos avanços fenomenais na simplificação desses pipelines e em torná-los utilizáveis”. Uma parceria com o IRSA (Arquivo de Ciência Infravermelha) da Caltech/IPAC torna os dados simulados acessíveis agora, para que quando os pesquisadores acessem os dados reais no futuro, já estejam acostumados com as ferramentas. “Agora queremos que as pessoas comecem a trabalhar com as simulações para ver quais melhorias podemos fazer e se preparar para usar os dados futuros da maneira mais eficaz possível.”