Самая масштабная 2D-карта Вселенной: 4 миллиарда объектов в одном обзоре

Помните недавний выпуск самой детализированной 3D-карты Вселенной? Теперь у нас есть нечто новое и не менее впечатляющее. Астрономы представили широкой общественности крупнейшую двухмерную карту Вселенной, когда-либо собранную человечеством. Этот проект стал результатом объединения 5,6 триллиона пикселей данных визуализации, покрывающих около 14 000 квадратных градусов ночного неба. Итоговый продукт, известный как DESI Legacy Imaging Surveys, содержит данные почти о четырех миллиардах зафиксированных небесных объектов, среди которых числятся галактики, звезды и квазары.

Фундаментом для этой грандиозной карты послужили 263 407 отдельных снимков, накопленных за 2 285 ночей наблюдений. Процесс создания потребовал глубокой калибровки и тщательной обработки каждого кадра, прежде чем они были объединены в единообразный массив данных. Карта охватывает примерно 75 процентов небосвода, при этом ее границы намеренно проложены вдали от плотной плоскости Млечного Пути. Именно этот географический выбор делает обзор невероятно полезным для изучения распределения материи и крупномасштабной структуры объектов, находящихся далеко за пределами нашего «звездного дома».

Детальный обзор внегалактического пространства

Новую карту целесообразнее воспринимать не как единую фотографию, а как масштабное астрономическое исследование. Каждая область неба была изучена через различные светофильтры, что позволило ученым зафиксировать, насколько ярко объект выглядит на разных длинах волн. Эти измерения предоставляют ценные сведения о физических характеристиках объектов и помогают исследователям классифицировать их по типам. Обзор охватывает площадь более 14 000 квадратных градусов. Его границы были выбраны преимущественно вне плоскости Галактики, где концентрация звезд и межзвездной пыли существенно затрудняет наблюдение за далекими объектами. Взглянув глазами этого обзора, можно убедиться, что относительно чистый внегалактический небосвод — лучшее поле для формирования репрезентативных выборок объектов дальнего космоса.

Визуализация основана на трех оптических диапазонах: g, r и z. Эти фильтры позволяют сэмплировать различные части спектра видимого и ближнего инфракрасного излучения. Дополнительно в проект интегрированы данные космического телескопа WISE, который наблюдал небо на длинах волн, значительно превышающих те, что доступны оптическим камерам. Диапазоны WISE W1 и W2 сосредоточены на отметках 3,4 и 4,6 микрон соответственно. Изучить итоговую карту можно через интерактивный сервис Legacy Survey Sky Viewer.

Сотни тысяч экспозиций: технологический вызов

Создание карты такого масштаба потребовало гораздо больших усилий, чем простое размещение отдельных снимков рядом друг с другом. Каждая из 263 407 экспозиций зависела от условий съемки: атмосферного сиинга, прозрачности атмосферы и яркости фона. Для стандартизации команда разработала специальное программное обеспечение, которое привело снимки к единой фотометрической и астрометрической системе. Фотометрическая калибровка гарантирует, что измеренную яркость можно корректно сравнивать по всему полю обзора, а астрометрическая — устанавливает точные координаты детектированных источников.

Обработка данных потребовала значительных вычислительных мощностей. Команда потратила около года на разработку ПО, необходимого для полного набора данных. Когда система была готова, обработка всей коллекции заняла около восьми недель на суперкомпьютере Perlmutter, работающем в Национальном центре научных вычислительных исследований энергетических наук (NERSC) при Национальной лаборатории имени Лоуренса в Беркли. В сборе данных участвовало более 160 ученых, а финальную сборку осуществляла группа из примерно 20 исследователей. Итоговый объем в 5,6 триллиона пикселей делает карту почти непригодной для использования в качестве обычного графического файла.

Три столпа оптической картографии

Оптическая составляющая проекта базируется на трех крупных наземных обзорах. Каждый из них использовал уникальный телескоп и камеру, внося вклад в строго определенную часть покрытия DESI. Позднее команды объединили эти данные в общий ресурс. Крупнейшим компонентом стал проект Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS), задействовавший 4-метровый телескоп Виктора Бланко в Межамериканской обсерватории Серро-Тололо в Чили, оснащенный камерой DECam. Она была разработана для широкоугольной съемки и содержит массив детекторов. DECaLS вел наблюдения через фильтры g, r и z, использованные в итоговых данных Legacy Surveys.

Северная часть обзора включает данные MzLS (Mayall z-band Legacy Survey), использовавшего 4-метровый телескоп Николаса Мэйолла в Национальной обсерватории Китт-Пик в Аризоне, который сосредоточился на z-диапазоне, охватывающем более длинные волны, чем g и r. Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) предоставил дополнительные данные по северному небу, используя 2,3-метровый телескоп Бока в обсерватории Стюард и покрыв около 5 100 квадратных градусов Северной галактической шапки в диапазонах g и r, что удачно дополнило z-наблюдения MzLS.

Об авторе

Этот материал подготовлен Сумьядипом Мукерджи — титулованным астрофотографом из Индии, имеющим докторскую степень по лингвистике. Его специализация охватывает жанры ночной, глубококосмической, солнечной, лунной фотографии, а также съемку оптических явлений. Будучи опытным преподавателем, он провел множество профильных воркшопов. Его работы публиковались в более чем 40 книгах и журналах, включая Astronomy, BBC Sky at Night и Sky & Telescope, а также на ведущих порталах, включая National Geographic, NASA и Forbes. Мукерджи стал первым индийцем, удостоившимся премии «Астрофотограф года» в одной из главных категорий.

Источник: diyphotography.net