Les systèmes TACC prennent en charge la publication du catalogue de plus de 200 000 nouvelles localisations d’étoiles et de galaxies

L’expérience d’énergie sombre du télescope Hobby-Eberly (HETDEX) a balayé le ciel sombre des montagnes Davis dans l’ouest du Texas depuis 2017 avec un œil attentif sur la capture de données spectroscopiques sur la lumière de fréquence Lyman-alpha provenant de l’émission d’hydrogène neutre dans les galaxies de plus de 10 milliards d’années-lumière. loin. Ces galaxies émettent une longueur d’onde caractéristique de la lumière de l’hydrogène qui signale aux astronomes la création intense de nouvelles étoiles.

La collaboration HETDEX implique une grande équipe comprenant des astronomes, des ingénieurs, des techniciens et des étudiants diplômés de six institutions universitaires aux États-Unis et en Allemagne.

Pour la première fois, les chercheurs ont catalogué des objets astronomiques – cartographiant plus de 51 863 galaxies émettant Lyman-alpha à un décalage vers le rouge élevé ; 123 891 galaxies formant des étoiles à un décalage vers le rouge inférieur ; 5 274 galaxies sans raie d’émission à faible décalage vers le rouge ; et 4 976 noyaux galactiques actifs (AGN) – des points lumineux qui signalent la présence de trous noirs.

L’article décrivant le catalogue est publié en février 2023 dans Le Journal d’Astrophysique.

“Nous venons d’exploser en termes de nombre de décalages vers le rouge catalogués pour la première fois”, a déclaré le co-auteur de l’étude Erin Mentuch Cooper, chercheur à l’Université du Texas à Austin (UT Austin). Cooper est le gestionnaire de données du projet HETDEX.

“Il y a une mine d’or d’exploration astronomique dans le catalogue HETDEX. C’est ce que j’aime”, a déclaré le co-auteur de l’étude, Karl Gebhardt, professeur Herman et Joan Suit en astronomie, College of Natural Sciences, UT Austin. Gebhardt est scientifique du projet et chercheur principal de HETDEX.

Le décalage vers le rouge d’une étoile indique aux astronomes à quelle vitesse une étoile s’éloigne de la Terre parce que sa fréquence, semblable à sa couleur, diminue à mesure qu’elle s’éloigne, un peu comme le klaxon d’un train lorsqu’il passe.

Plus une étoile s’éloigne rapidement, plus elle est éloignée. Cette relation entre la vitesse et la distance, appelée loi de Hubble, peut déterminer l’emplacement d’une galaxie et permet aux astronomes de créer une carte 3D de plus de 200 000 étoiles et galaxies avec HETDEX.

“Ce n’est qu’un petit pourcentage de ce que nous trouverons, mais c’est un bon début. En fin de compte, HETDEX vise à cartographier un million de galaxies décalées vers le rouge”, a déclaré Cooper.

HETDEX est unique par rapport aux précédentes grandes études du ciel car il s’agit d’une étude non ciblée, recouvrant le ciel et collectant les spectres des 35 000 câbles à fibres optiques du spectrographe unitaire réplicable de champ intégral visible (VIRUS).

VIRUS prend la lumière des étoiles des galaxies lointaines et divise la lumière en ses couleurs composantes comme le fait un prisme. HETDEX mosaïque le ciel, collectant 35 000 spectres dans une bande de ciel de la taille d’une lune et se déplaçant d’un endroit à l’autre. Il recueille environ 500 à 600 heures d’observations chaque année pour ses données d’enquête.

“Nous avons le plus grand instrument spectroscopique de la planète, et nous effectuons l’une des plus longues enquêtes en termes de temps”, a déclaré Gebhardt. “Pour analyser ces données, nous avons besoin de l’ordinateur le plus rapide sur lequel nous puissions mettre la main, et c’est là que TACC entre en jeu. TACC effectue tout le stockage des données et toute l’analyse des données pour cette enquête géante.”

Les données du télescope vont directement au système de stockage de données TACC Corral via des lignes à haut débit à 100 Gigabits/seconde.

“TACC a travaillé dur avec nous pour rationaliser notre système, et cela fonctionne à merveille. Nous pouvons traiter des années de données en quelques jours, peut-être une semaine sur les systèmes TACC. Et nous le faisons plusieurs fois parce que nous continuons à nous ajuster et améliorer nos méthodes », a ajouté Gebhardt.

HETDEX a utilisé les supercalculateurs Maverick et Stampede2 du Texas Advanced Computing Center, un centre de calcul universitaire de premier plan à UT Austin. Stampede2 est financé par la National Science Foundation en tant que ressource partagée pour des milliers de scientifiques à travers les États-Unis. Ils ont aidé à traiter et à analyser environ 60 téraoctets de données d’images sur le système Corral de TACC.

De plus, Cooper et ses collègues ont travaillé avec TACC pour créer un accès public JupyterHub aux données.

“N’importe qui avec des diplômes universitaires peut obtenir un compte TACC et continuer via un navigateur Web pour accéder à nos données. Nous allons les laisser accéder à toutes nos données. Ce n’est que le catalogue pour le moment. Mais, l’avenir est en marche pour offrir un potentiel hérité de la science de HETDEX. TACC aide à mettre cela en place », a déclaré Cooper.

Un point fort intéressant du catalogue est l’identification d’un noyau galactique actif (AGN) avec une forte émission de lumière Lyman-alpha. Gebhadt a co-écrit une étude menée par le chercheur post-doctoral en astronomie de l’UT Austin Chenxu Liu, publiée en novembre 2022 dans The Astrophysical Journal. Il présente des preuves intrigantes d’un trou noir sans galaxie hôte environnante.

“C’est ce que j’appelle des” trous noirs nus “”, a déclaré Gebhardt. “Rien de confirmé pour le moment, mais nous soupçonnons qu’ils pourraient être là-bas. Seule une enquête comme HETDEX sera en mesure de les trouver.”

La science générée par HETDEX ajoute à l’image plus large de la compréhension de l’expansion de l’univers entier, augmentant de manière inattendue beaucoup plus rapidement que prévu sur la base d’observations précises du télescope spatial Hubble en 2019 de supernovae qui agissent comme un étalon cosmique.

Le Saint Graal pour HETDEX est une mesure précise du taux d’expansion de l’Univers il y a 10 milliards d’années qui révélera le modèle physique de l’énergie noire.

Les astronomes sont en désaccord sur la façon d’expliquer la mesure du taux d’expansion actuel. La comprendre pourrait nécessiter une modification de la théorie de la gravité, ou un changement de la théorie fondamentale du Big Bang. Ce pourrait être l’œuvre d’une particule non découverte.

Une valeur précise du taux d’expansion au début de l’Univers peut être comparée au taux d’expansion actuel. Cette comparaison peut déterminer si l’Univers continuera à s’étendre indéfiniment ou s’effondrera un jour sur lui-même dans plusieurs milliards d’années.

“L’intérêt du projet HETDEX est de mesurer l’expansion de l’univers”, a déclaré Gebhardt.

“Ce nouveau catalogue ajoute des données précieuses pour enfin répondre à la question du” million de galaxies “, sur laquelle la collaboration HETDEX travaille très dur au cours de l’année à venir. Mais il y a une vue d’ensemble ici, et c’est ce que nous redonnons à la communauté, pas seulement aux scientifiques du monde entier, mais à la communauté en général. Nous ne serions pas en mesure de faire ce travail sans les ressources et les experts en supercalcul du TACC, en nous permettant d’avoir la puissance de calcul nécessaire pour exécuter de nombreuses analyses des données et continuer à améliorer le processus.”