美國國家航空航天局的羅馬太空望遠鏡任務從超級計算機中獲得宇宙“偷窺”
作者:休閑 來源:娛樂 瀏覽: 【大 中 小】 發布時間:2025-12-10 00:38:30 評論數:
（神秘的偷窺地球uux.cn）據美國宇航局（Ashley Balzer）：研究人員正在深入人造宇宙，以幫助我們更好地了解真實的美國宇宙。利用美國能源部位于伊利諾伊州的航空航天獲阿貢國家實驗室的超級計算機，科學家們創建了近400萬張模擬圖像，局的鏡任計算機中描繪了美國國家航空航天局的羅馬南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡和由美國國家科學基金會和美國能源部聯合資助的維拉·C·魯賓天文臺將在智利看到的宇宙。
北卡羅來納州達勒姆杜克大學物理學副教授Michael Troxel領導了這場模擬活動，太空這是望遠務一個名為OpenUniverse的更廣泛項目的一部分。該團隊現在正在發布這些數據的超級10 TB子集，剩下的宇宙390 TB將在今年秋天處理完畢后發布。
“使用阿貢現已退役的偷窺Theta機器，我們在大約9天內完成了在你的美國筆記本電腦上花費大約300年的任務，”宇宙學家、航空航天獲阿貢高能物理部副主任卡特琳·海特曼說，局的鏡任計算機中他負責管理該項目的羅馬超級計算機時間。“這些結果將影響羅曼和魯賓未來照亮暗物質和暗能量的太空嘗試，同時為其他科學家提供他們將能夠使用望遠鏡數據探索的事物類型的預覽。”
這張圖突出了美國國家航空航天局的南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡在2027年5月發射時可能看到的新模擬的一部分。背景跨度約為0.11平方度（大致相當于滿月覆蓋的天空面積的一半），不到Roman在一張快照中看到的面積的一半。插圖放大到一個小300倍的區域，以羅曼的全分辨率展示了一片明亮的合成星系。擁有這樣一個逼真的模擬有助于科學家研究宇宙圖像背后的物理學——包括像這樣的合成圖像和未來的真實圖像。研究人員將把這些觀測結果用于許多類型的科學，包括測試我們對宇宙起源、進化和最終命運的理解。來源：uux.cn/C.平田和K.曹（OSU）與美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心
宇宙服裝排練
這一模擬首次將望遠鏡的儀器性能考慮在內，使其成為迄今為止最準確的宇宙預覽，因為Roman和Rubin將在開始觀測后看到它。魯賓號將于2025年開始運行，美國國家航空航天局的羅曼號將于2027年5月發射。
模擬的精度很重要，因為科學家們將梳理天文臺未來的數據，尋找微小的特征，幫助他們解開宇宙學中最大的謎團。
羅曼和魯賓都將探索暗能量——一種被認為加速宇宙膨脹的神秘力量。由于它在管理宇宙中發揮著重要作用，科學家們渴望了解更多關于它的信息。像OpenUniverse這樣的模擬可以幫助他們了解每種儀器在圖像上留下的特征，并制定出數據處理方法，以便他們能夠正確地解譯未來的數據。然后，即使是微弱的信號，科學家們也將能夠做出重大發現。
位于加利福尼亞州門洛帕克的美國能源部SLAC國家加速器實驗室的科學家Jim Chiang幫助創建了模擬，他說：“OpenUniverse讓我們校準了對使用這些望遠鏡可以發現什么的期望。”。“這讓我們有機會練習我們的處理管道，更好地理解我們的分析代碼，并準確地解釋結果，這樣我們就可以準備在真正的數據開始輸入后立即使用它。”
然后，他們將繼續使用模擬來探索物理和儀器效應，這些效應可以重現天文臺在宇宙中看到的景象。
這張照片展示了阿貢領導計算設施現已退役的Theta超級計算機。科學家們使用超級計算機來模擬他們在現實生活中無法進行的實驗，比如從頭開始創建新的宇宙。來源：uux.cn阿貢國家實驗室
伸縮式團隊合作
這需要來自多個組織的一個龐大而有才華的團隊來進行如此巨大的模擬。
“世界上很少有人有足夠的技能來運行這些模擬，”位于南加州的美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）的研究科學家、OpenUniverse的首席研究員Alina Kiessling說。“多虧了美國能源部、阿貢、SLAC和美國國家航空航天局之間的合作，這項龐大的任務才得以實現，他們匯集了所有合適的資源和專家。”
一旦羅曼和魯賓開始觀測宇宙，該項目將進一步推進。
Kiessling說：“我們將利用觀測結果使我們的模擬更加準確。”。“這將使我們對宇宙隨時間的演變有更深入的了解，并幫助我們更好地理解最終塑造宇宙的宇宙學。”
Roman和Rubin的模擬覆蓋了同一片天空，總面積約為0.08平方度（大致相當于滿月覆蓋天空面積的三分之一）。將于今年晚些時候發布的完整模擬將橫跨70平方度，大約相當于350個滿月覆蓋的天空區域。
重疊它們可以讓科學家學會如何使用每臺望遠鏡的最佳方面——魯賓的視野更開闊，羅曼的視野更清晰、更深。這種組合將產生比研究人員單獨從任何一個天文臺收集到的更好的約束。
Heitmann說：“像我們所做的那樣，將模擬聯系起來，讓我們進行比較，看看Roman的天基調查將如何幫助改進魯賓的地面調查的數據。”。“我們可以探索如何梳理出魯賓圖像中融合在一起的多個物體，并將這些校正應用于更廣泛的覆蓋范圍。”
這對圖像展示了維拉·C·魯賓天文臺（左，由傳統時空暗能量科學合作調查處理）和美國國家航空航天局的南希·格雷斯羅馬太空望遠鏡（右，由羅馬高緯度成像調查項目基礎設施團隊處理）模擬的同一天空區域。羅曼將從太空捕捉到更深、更清晰的圖像，而魯賓將從地面觀察到更廣闊的天空區域。因為魯賓的圖像必須透過地球大氣層進行觀察，所以它并不總是足夠清晰，無法將多個近距離來源區分為單獨的物體。它們看起來會模糊在一起，這限制了科學研究人員使用這些圖像的能力。但是，通過比較魯賓和羅馬對同一片天空的圖像，科學家們可以探索如何“去模糊”物體，并在魯賓更廣泛的觀測中進行調整。來源：uux.cn/J.Chiang（SLAC）、C.Hirata（OSU）和美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心
科學家可以考慮修改每臺望遠鏡的觀測計劃或數據處理管道，以利于兩者的結合使用。
Kiessling說：“我們在簡化這些管道并使其可用方面取得了驚人的進展。”。與加州理工學院/IPAC的IRSA（紅外科學檔案館）的合作使模擬數據現在可以訪問，因此當研究人員將來訪問真實數據時，他們已經習慣了這些工具。“現在，我們希望人們開始進行模擬，看看我們可以做出什么改進，并準備盡可能有效地使用未來的數據。”
OpenUniverse以及Roman的科學運營和科學支持中心正在開發的其他模擬工具，將為科學家們準備Roman的大型數據集。該項目匯集了來自美國國家航空航天局噴氣推進實驗室、美國能源部阿貢、IPAC和幾所美國大學的數十名專家，與羅馬項目基礎設施團隊、SLAC和魯賓LSST DESC（時空暗能量科學合作遺產調查）進行協調。Theta超級計算機由美國能源部科學辦公室用戶設施Argonne Leadership Computing Facility運營。
Nancy Grace Roman太空望遠鏡由位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心管理，南加州的NASA噴氣推進實驗室和加州理工學院/IPAC、巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所以及由多個研究機構的科學家組成的科學團隊參與其中。主要的工業合作伙伴是位于科羅拉多州博爾德的BAE系統股份有限公司；L3Harris Technologies，位于紐約羅切斯特；以及加利福尼亞州千橡園的Teledyne Scientific&Imaging。
維拉·C·魯賓天文臺是一個由國家科學基金會和美國能源部科學辦公室聯合資助的聯邦項目，早期建設資金來自LSST發現聯盟的私人捐款。
作者：Ashley Balzer美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心，馬里蘭州格林貝爾特。
北卡羅來納州達勒姆杜克大學物理學副教授Michael Troxel領導了這場模擬活動，太空這是望遠務一個名為OpenUniverse的更廣泛項目的一部分。該團隊現在正在發布這些數據的超級10 TB子集，剩下的宇宙390 TB將在今年秋天處理完畢后發布。
“使用阿貢現已退役的偷窺Theta機器，我們在大約9天內完成了在你的美國筆記本電腦上花費大約300年的任務，”宇宙學家、航空航天獲阿貢高能物理部副主任卡特琳·海特曼說，局的鏡任計算機中他負責管理該項目的羅馬超級計算機時間。“這些結果將影響羅曼和魯賓未來照亮暗物質和暗能量的太空嘗試，同時為其他科學家提供他們將能夠使用望遠鏡數據探索的事物類型的預覽。”
這張圖突出了美國國家航空航天局的南希·格雷斯·羅馬太空望遠鏡在2027年5月發射時可能看到的新模擬的一部分。背景跨度約為0.11平方度（大致相當于滿月覆蓋的天空面積的一半），不到Roman在一張快照中看到的面積的一半。插圖放大到一個小300倍的區域，以羅曼的全分辨率展示了一片明亮的合成星系。擁有這樣一個逼真的模擬有助于科學家研究宇宙圖像背后的物理學——包括像這樣的合成圖像和未來的真實圖像。研究人員將把這些觀測結果用于許多類型的科學，包括測試我們對宇宙起源、進化和最終命運的理解。來源：uux.cn/C.平田和K.曹（OSU）與美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心
宇宙服裝排練
這一模擬首次將望遠鏡的儀器性能考慮在內，使其成為迄今為止最準確的宇宙預覽，因為Roman和Rubin將在開始觀測后看到它。魯賓號將于2025年開始運行，美國國家航空航天局的羅曼號將于2027年5月發射。
模擬的精度很重要，因為科學家們將梳理天文臺未來的數據，尋找微小的特征，幫助他們解開宇宙學中最大的謎團。
羅曼和魯賓都將探索暗能量——一種被認為加速宇宙膨脹的神秘力量。由于它在管理宇宙中發揮著重要作用，科學家們渴望了解更多關于它的信息。像OpenUniverse這樣的模擬可以幫助他們了解每種儀器在圖像上留下的特征，并制定出數據處理方法，以便他們能夠正確地解譯未來的數據。然后，即使是微弱的信號，科學家們也將能夠做出重大發現。
位于加利福尼亞州門洛帕克的美國能源部SLAC國家加速器實驗室的科學家Jim Chiang幫助創建了模擬，他說：“OpenUniverse讓我們校準了對使用這些望遠鏡可以發現什么的期望。”。“這讓我們有機會練習我們的處理管道，更好地理解我們的分析代碼，并準確地解釋結果，這樣我們就可以準備在真正的數據開始輸入后立即使用它。”
然后，他們將繼續使用模擬來探索物理和儀器效應，這些效應可以重現天文臺在宇宙中看到的景象。
這張照片展示了阿貢領導計算設施現已退役的Theta超級計算機。科學家們使用超級計算機來模擬他們在現實生活中無法進行的實驗，比如從頭開始創建新的宇宙。來源：uux.cn阿貢國家實驗室
伸縮式團隊合作
這需要來自多個組織的一個龐大而有才華的團隊來進行如此巨大的模擬。
“世界上很少有人有足夠的技能來運行這些模擬，”位于南加州的美國國家航空航天局噴氣推進實驗室（JPL）的研究科學家、OpenUniverse的首席研究員Alina Kiessling說。“多虧了美國能源部、阿貢、SLAC和美國國家航空航天局之間的合作，這項龐大的任務才得以實現，他們匯集了所有合適的資源和專家。”
一旦羅曼和魯賓開始觀測宇宙，該項目將進一步推進。
Kiessling說：“我們將利用觀測結果使我們的模擬更加準確。”。“這將使我們對宇宙隨時間的演變有更深入的了解，并幫助我們更好地理解最終塑造宇宙的宇宙學。”
Roman和Rubin的模擬覆蓋了同一片天空，總面積約為0.08平方度（大致相當于滿月覆蓋天空面積的三分之一）。將于今年晚些時候發布的完整模擬將橫跨70平方度，大約相當于350個滿月覆蓋的天空區域。
重疊它們可以讓科學家學會如何使用每臺望遠鏡的最佳方面——魯賓的視野更開闊，羅曼的視野更清晰、更深。這種組合將產生比研究人員單獨從任何一個天文臺收集到的更好的約束。
Heitmann說：“像我們所做的那樣，將模擬聯系起來，讓我們進行比較，看看Roman的天基調查將如何幫助改進魯賓的地面調查的數據。”。“我們可以探索如何梳理出魯賓圖像中融合在一起的多個物體，并將這些校正應用于更廣泛的覆蓋范圍。”
這對圖像展示了維拉·C·魯賓天文臺（左，由傳統時空暗能量科學合作調查處理）和美國國家航空航天局的南希·格雷斯羅馬太空望遠鏡（右，由羅馬高緯度成像調查項目基礎設施團隊處理）模擬的同一天空區域。羅曼將從太空捕捉到更深、更清晰的圖像，而魯賓將從地面觀察到更廣闊的天空區域。因為魯賓的圖像必須透過地球大氣層進行觀察，所以它并不總是足夠清晰，無法將多個近距離來源區分為單獨的物體。它們看起來會模糊在一起，這限制了科學研究人員使用這些圖像的能力。但是，通過比較魯賓和羅馬對同一片天空的圖像，科學家們可以探索如何“去模糊”物體，并在魯賓更廣泛的觀測中進行調整。來源：uux.cn/J.Chiang（SLAC）、C.Hirata（OSU）和美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心
科學家可以考慮修改每臺望遠鏡的觀測計劃或數據處理管道，以利于兩者的結合使用。
Kiessling說：“我們在簡化這些管道并使其可用方面取得了驚人的進展。”。與加州理工學院/IPAC的IRSA（紅外科學檔案館）的合作使模擬數據現在可以訪問，因此當研究人員將來訪問真實數據時，他們已經習慣了這些工具。“現在，我們希望人們開始進行模擬，看看我們可以做出什么改進，并準備盡可能有效地使用未來的數據。”
OpenUniverse以及Roman的科學運營和科學支持中心正在開發的其他模擬工具，將為科學家們準備Roman的大型數據集。該項目匯集了來自美國國家航空航天局噴氣推進實驗室、美國能源部阿貢、IPAC和幾所美國大學的數十名專家，與羅馬項目基礎設施團隊、SLAC和魯賓LSST DESC（時空暗能量科學合作遺產調查）進行協調。Theta超級計算機由美國能源部科學辦公室用戶設施Argonne Leadership Computing Facility運營。
Nancy Grace Roman太空望遠鏡由位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達德太空飛行中心管理，南加州的NASA噴氣推進實驗室和加州理工學院/IPAC、巴爾的摩的太空望遠鏡科學研究所以及由多個研究機構的科學家組成的科學團隊參與其中。主要的工業合作伙伴是位于科羅拉多州博爾德的BAE系統股份有限公司；L3Harris Technologies，位于紐約羅切斯特；以及加利福尼亞州千橡園的Teledyne Scientific&Imaging。
維拉·C·魯賓天文臺是一個由國家科學基金會和美國能源部科學辦公室聯合資助的聯邦項目，早期建設資金來自LSST發現聯盟的私人捐款。
作者：Ashley Balzer美國國家航空航天局戈達德太空飛行中心，馬里蘭州格林貝爾特。