Supercomputadores ajudam a criar o mais detalhado mapa do universo baseado em ondas de rádio

Supercomputadores ajudam a criar o mais detalhado mapa do universo baseado em ondas de rádio

2 de fevereiro de 2022 0 Por Jonas Estefanski
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Um mapa incrivelmente detalhado do universo foi criado com base em ondas de rádio, permitindo que os astrônomos possam acessar dados de rádio de milhares de galáxias com muito mais precisão. Para atingir esse resultado, cientistas holandeses utilizaram supercomputadores e algoritmos de Inteligência Artificial em uma pesquisa que foi descrita em um artigo publicado na Nature Astronomy.

“Este único mapa tem quase tantos pixels quanto os mapas anteriores de todo o céu tinham”, diz Frits Sweijen, estudante de doutorado da Universidade de Leiden, na Holanda, e autor principal do estudo. 

As imagens na linha de baixo deste mosaico mostram galáxias captadas de forma muito mais nítida no novo mapa
Imagem: Universidade de Leiden

Para resolver o efeito de indefinição da radiação UV em nossa atmosfera, os pesquisadores usaram um software especial que lhes permitiram corrigir essa interferência. Supercomputadores em Leiden e Amsterdã usaram seu enorme poder computacional para garantir também que isso fosse feito de forma bastante rápida.

Pesquisadores usaram radiotelescópio com alta captação de radiação

Segundo Sweijen, o novo método poderia trazer todo o céu do norte em foco acentuado, e não apenas uma pequena parte, como acontece atualmente. “Suponha que você veja um quadrado de cinco por cinco luas cheias no céu. A partir desse cubo do espaço, fizemos um mapa de quase 7 bilhões de pixels, no qual quase 2,5 mil galáxias são nitidamente visíveis”.

Sweijen explica como o mapa foi criado. “O mapa do espaço foi feito com base em ondas de rádio que capturamos do espaço com o Telescópio Internacional LOFAR. Este é um enorme radiotelescópio com dezenas de milhares de antenas espalhadas por uma área europeia com um diâmetro de 2 mil quilômetros. Essas antenas captam emissões cósmicas de rádio”.

Ele diz que, por causa de sua enorme área e muitas antenas, “o LOFAR pode ‘ver’ radiação em detalhes requintados, com uma sensibilidade que permitiria até mesmo detectar um celular em Marte”. Os dados do telescópio podem ser vistos por humanos após a decodificação por um computador em um mapa de radiação.

Sweijen destaca que um problema em tirar fotos nítidas do universo com LOFAR é a radiação ultravioleta (UV) do Sol. “Isso nubla nossa atmosfera com partículas carregadas, íons. A ionosfera perturba as ondas de rádio do espaço antes que o telescópio as enxergue. Isso faz parecer que LOFAR está observando o céu do fundo do mar, onde as ondas mancham o sinal. Um software recentemente desenvolvido pelo Instituto Holandês de Radioastronomia ASTRON corrigiu a radiação medida em toda a área. Isso nos permitiu focar e mapear todo o campo de visão LOFAR”.

Uso de supercomputadores otimiza tempo no mapeamento das galáxias

O software funciona com algoritmos que requerem muita capacifade de processamento. Em Leiden, o recém-construído Ambiente Acadêmico Interdisciplinar de Cluster de Leiden (ALICE) forneceu esse recurso. Em Amsterdã, a cooperação em TIC SURF forneceu acesso antecipado à sua nova plataforma Spider, que foi especialmente criada para projetos intensivos em dados, como essa pesquisa.

Segundo o site Phys, a correção dos dados do campo de visão LOFAR foi feita em 25 seções, cada uma com uma lua cheia em tamanho. Isso levou sete dias por área. Em um único computador, teria levado 7 vezes 25, ou 175 dias, para criar todo o mapa. No entanto, graças à infraestrutura em larga escala de SURF e Leiden, com poder de computação paralelo, levou apenas sete dias. 

Isso significa que agora há uma maneira rápida de eventualmente mapear todo o céu do norte em detalhes comparáveis, algo que Sweijen diz que pode começar nos próximos anos. “Agora podemos estudar a evolução dos buracos negros e das galáxias em que eles são encontrados em maior detalhe do que antes”, diz ele. “Galáxias no universo anterior, por exemplo, que devido à sua distância ou idade jovem eram anteriormente muito pequenas para ver em qualquer detalhe, agora podem ser vistas aos milhares”.