Ponad półtora tysiąca anten na pustyni. Caltech buduje potwora, który prześwietli kosmos

Słynny kalifornijski instytut naukowy Caltech zaprezentował ostateczne plany budowy potężnego instrumentu astronomicznego, który zrewolucjonizuje naszą wiedzę o kosmosie. Deep Synoptic Array (DSA), bo tak nazywa się ten ambitny projekt, powstanie w całkowicie odizolowanej od świata, radiowo „niemej” strefie na pustyni w Nevadzie. Składający się z tysięcy zsynchronizowanych anten system ma skanować niebo nawet sto razy szybciej niż jakikolwiek istniejący teleskop, otwierając zupełnie nową erę w badaniu tajemnic wszechświata.

Megaprojekt w strefie absolutnej ciszy. Dlaczego astronomowie uciekają na pustynię?

Współczesna radioastronomia mierzy się z bezprecedensowym problemem: znalezienie na Ziemi miejsca wolnego od smogu elektromagnetycznego graniczy z cudem. Rosnąca liczba smartfonów, sieci Wi-Fi oraz satelitów telekomunikacyjnych generuje gigantyczny szum, który skutecznie zagłusza subtelne sygnały docierające do nas z głębi wszechświata. Z tego powodu badacze z Caltech musieli szukać schronienia w jednej z najbardziej niedostępnych pustynnych stref w stanie Nevada. Desperację naukowców w poszukiwaniu radiowej ciszy najlepiej obrazuje fakt, że NASA równolegle rozwija plany budowy podobnych instalacji na ciemnej, niewidocznej z Ziemi stronie Księżyca.

To właśnie w Nevadzie, na gigantycznym obszarze o wymiarach 20 na 16 kilometrów, do 2029 roku powstanie gigantyczna sieć złożona z aż 1650 połączonych ze sobą anten satelitarnych. Zamiast budować jedną, monstrualną i niezwykle drogą czaszę, naukowcy postawili na technologię interferometrii. Choć podobne rozwiązania znamy już z kultowego Very Large Array (VLA) w Nowym Meksyku, skala nowego projektu DSA bezapelacyjnie przyćmiewa wszystko, co do tej pory stworzyła ludzkość.

Superkomputer zamiast milionów dysków. Cyfrowe serce Deep Synoptic Array

Połączenie sygnału z 1650 niezależnych anten generuje wyzwanie inżynieryjne, z jakim nauka jeszcze się nie mierzyła: niewyobrażalny potop cyfrowych danych. Gdyby badacze chcieli zapisywać surowe informacje płynące z nieba, musieliby gromadzić setki eksabajtów danych, co wymagałoby fizycznego zakupu i bezustannej obsługi milionów tradycyjnych dysków twardych.

Kluczem do sukcesu całego przedsięwzięcia jest dedykowany, ultranowoczesny superkomputer o potężnej mocy obliczeniowej. Maszyna ta będzie przetwarzać gigantyczne strumienie danych z anten w czasie rzeczywistym. Dzięki zaawansowanym algorytmom, surowy szum kosmiczny będzie natychmiast konwertowany na gotowe, wysokorozdzielcze obrazy radiowe. Pozwoli to na błyskawiczną identyfikację zjawisk, które trwają zaledwie ułamek sekundy i dotychczas umykały uwadze astronomów.

Na tropie czarnych dziur i zagadkowych sygnałów FRB

Głównym celem naukowym, dla którego powstaje Deep Synoptic Array, jest badanie najbardziej gwałtownych, energetycznych i tajemniczych procesów we wszechświecie. Teleskop skupi się na obserwacji pulsarów, ewolucji supermasywnych czarnych dziur oraz na fenomenie tzw. szybkich błysków radiowych (FRB – Fast Radio Bursts). Te milisekundowe, niezwykle silne impulsy radiowe z głębokiego kosmosu od lat spędzają sen z powiek astrofizyków, a nowe narzędzie z Nevady ma wreszcie pomóc w ustaleniu ich dokładnego pochodzenia.

Szacuje się, że całe przedsięwzięcie pochłonie około 200 milionów dolarów. Lwią część tej kwoty pokryje fundacja Schmidt Sciences.

Rewolucyjna polityka open-source. Ty też możesz odkryć nową gwiazdę!

Władze instytutu Caltech zdecydowały się na krok, który rzadko spotyka się w świecie wielkiej nauki. Wszystkie pozyskane przez DSA dane obserwacyjne będą publikowane w sieci natychmiast, bez żadnych okresów karencji czy blokad dla zewnętrznych badaczy. Oznacza to, że dostęp do najgłębszych sekretów kosmosu otrzymają nie tylko utytułowani profesorowie, ale również studenci, programiści oraz amatorzy astronomii z całego świata. Twórcy projektu liczą na to, że globalna współpraca i analiza danych przez społeczność internetową doprowadzą do lawinowych, nieplanowanych odkryć.

Efekty działania nowego systemu odczujemy natychmiast. Astronomowie szacują, że już pierwszego dnia operacyjnego teleskop zarejestruje więcej źródeł radiowych, niż ludzkość zdołała skatalogować przez ostatnie kilkadziesiąt lat badań. W trakcie trwania pierwszego pełnego przeglądu nieba naukowcy spodziewają się odkrycia nawet miliarda nowych, nieznanych dotąd obiektów kosmicznych.

Nowe okno na wszechświat

Budowa Deep Synoptic Array to kamień milowy dla ziemskiej astronomii. Projekt Caltech udowadnia, że kluczem do poznania kosmosu nie są już wyłącznie gigantyczne zwierciadła, ale inteligentne zarządzanie rozproszoną siecią anten i potężna moc obliczeniowa superkomputerów. Dzięki finansowaniu liderów branży technologicznej i otwartej polityce danych, pustynia w Nevadzie stanie się wkrótce najważniejszym punktem na mapie radioastronomii, który bezpowrotnie zmieni podręczniki do fizyki.