«Мы смогли провести наш поиск только благодаря огромной вычислительной мощности, предоставленной добровольцами Einstein @ Home», – говорит Бенджамин Книспель, исследователь из Института гравитационной физики Макса Планка (Институт Альберта Эйнштейна / AEI) в Ганновере и ведущий автор книги исследование теперь опубликовано в The Astrophysical Journal. «Благодаря участию общественности мы обнаружили 24 новых пульсара в нашем Млечном Пути, которые ранее были упущены, и некоторые из них особенно интересны."
Комплексные поиски космических маяков
Пульсары – это остатки взрывов массивных звезд.
Это сильно намагниченные и чрезвычайно плотные нейтронные звезды. Они быстро вращаются и излучают луч радиоволн вдоль оси своего магнитного поля – подобно прожекторам маяка. Если луч радиоволн направлен на Землю, пульсар можно наблюдать.
Для обнаружения слабых сигналов от новых пульсаров необходимы большие и чувствительные радиотелескопы.
Книспел и его коллеги проанализировали данные многолучевого исследования пульсаров Parkes, проведенного с 1997 по 2001 год с помощью 64-метровой антенны радиотелескопа Parkes CSIRO на юго-востоке Австралии. "Поиск новых радиопульсаров требует значительных компьютерных ресурсов. Для определения априори неизвестных характеристик пульсара e.грамм., расстояние или период вращения, мы должны очень точно прочесать широкий диапазон параметров ", – говорит Книспель.
Поиски Pulsar с участием общественности
Каждую неделю 50 000 добровольцев со всего мира «жертвуют» неиспользуемые вычислительные циклы на своих 200 000 домашних и офисных ПК в пользу Einstein @ Home.
Вместе они обеспечивают стабильную вычислительную мощность около 860 терафлопс в секунду. Это ставит Einstein @ Home в один ряд с самыми быстрыми суперкомпьютерами в мире. Анализ архивных данных Паркса был завершен за восемь месяцев, в то время как та же задача заняла бы у одного ядра процессора более 17000 лет.
Необработанная вычислительная мощность была не единственным важным фактором для открытия двух дюжин новых пульсаров. Не менее важной оказалась разработка новых методов постобработки. Записанные данные часто содержат сигналы искусственных помех, напоминающие пульсары.
Астрономы использовали новые методы, которые позволили им обнаружить пульсары, ранее замаскированные присутствием этих интерференционных сигналов.
Необычный вид в зоопарке пульсар
Исследователи использовали радиотелескопы возле Паркса, в обсерватории Джодрелл-Бэнк и в Эффельсберге для последующих наблюдений и более детальной характеристики своих открытий. "Есть разные виды пульсаров, как и разные виды животных в зоопарке. Некоторые из них встречаются чаще, чем другие – в некоторых случаях известно лишь несколько экземпляров », – объясняет Ральф Итоу, ученый из Радиоастрономического института Макса Планка (MPIfR) в Бонне и второй автор публикации.
Пульсары в двойных системах представляют особый интерес для астрономов. Это потому, что эти объекты позволяют понять историю их формирования и потому, что они могут использоваться в качестве испытательных площадок для общей теории относительности Эйнштейна. Однако их обнаружение требует еще большего количества вычислений, чем и без того сложная задача поиска изолированных пульсаров.
Отслеживание их сложных сигналов в данных увеличивает вычислительные затраты, которые намного превышают вычислительные мощности двух институтов Макса Планка.
Из 24 пульсаров, открытых Einstein @ Home, шесть находятся в двойных системах, вращающихся вокруг общего центра масс со своим звездным партнером. Эти системы формируются только при очень специфических астрофизических условиях, которые теперь ученые могут реконструировать более точно. Один из недавно обнаруженных пульсаров имеет необычно длинный орбитальный период около 940 дней – четвертый по величине из известных.
В будущем его можно будет использовать в качестве испытательного полигона для общей теории относительности Эйнштейна.
От данных Паркса до населения пульсаров Млечного Пути
Некоторые из обнаруженных пульсаров, похоже, отключают свое радиоизлучение на несколько минут или часов. "Это явление наблюдалось и раньше, но до конца не изучено. Дальнейшие исследования могут помочь улучшить наше понимание процессов в сильных магнитных полях пульсаров, которые питают их радиоизлучение », – говорит Итоу.
Важно не только найти эти исключительные объекты, но и обнаружить «нормальные» пульсары. Многолучевой обзор пульсаров Паркса часто используется в качестве эталона для численного моделирования населения пульсаров нашей Галактики. Только обнаружив все пульсары, скрытые в данных, астрономы могут сделать точные выводы о совокупности пульсаров в Млечном Пути.
Вычислительная модель будущего
«Наши открытия доказывают, что проекты распределенных вычислений, такие как Einstein @ Home, могут играть важную роль в современной астрономии, основанной на данных», – говорит Брюс Аллен, директор Einstein @ Home и директор AEI. «Мы ожидаем, что распределенные вычисления станут все более важными для анализа астрономических данных в будущем.
Einstein @ Home также очень хорошо подготовлен к растущей мобильности вычислительных мощностей », – говорит Аллен. В последнее время волонтеры могут не только регистрировать свои ПК для участия в проекте, но и помогать находить новые радиопульсары с помощью своих смартфонов и планшетов на базе Android.
«В одном из наших следующих проектов мы хотели бы использовать вычислительную мощность Einstein @ Home для поиска пульсаров в компактных двойных системах, используя« свежие »данные нашего очень чувствительного радиотелескопа недалеко от Эффельсберга», – говорит Майкл Крамер, директор MPIfR.
Такие системы позволяют проверить общую теорию относительности: ее эффекты наиболее сильны, когда массивные тела вращаются друг вокруг друга на небольшом расстоянии. Майкл Крамер с нетерпением ждет поисков: «Кто знает, какие сюрпризы нас ждут."