（神秘的偷窺地球uux.cn）據(jù)美國(guó)宇航局（Ashley Balzer）：研究人員正在深入人造宇宙，以幫助我們更好地了解真實(shí)的美國(guó)宇宙。利用美國(guó)能源部位于伊利諾伊州的航空航天獲阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的超級(jí)計(jì)算機(jī)，科學(xué)家們創(chuàng)建了近400萬張模擬圖像，局的鏡任計(jì)算機(jī)中描繪了美國(guó)國(guó)家航空航天局的羅馬南希·格雷斯·羅馬太空望遠(yuǎn)鏡和由美國(guó)國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部聯(lián)合資助的維拉·C·魯賓天文臺(tái)將在智利看到的宇宙。
北卡羅來納州達(dá)勒姆杜克大學(xué)物理學(xué)副教授Michael Troxel領(lǐng)導(dǎo)了這場(chǎng)模擬活動(dòng)，太空這是望遠(yuǎn)務(wù)一個(gè)名為OpenUniverse的更廣泛項(xiàng)目的一部分。該團(tuán)隊(duì)現(xiàn)在正在發(fā)布這些數(shù)據(jù)的超級(jí)10 TB子集，剩下的宇宙390 TB將在今年秋天處理完畢后發(fā)布。
“使用阿貢現(xiàn)已退役的偷窺Theta機(jī)器，我們?cè)诖蠹s9天內(nèi)完成了在你的美國(guó)筆記本電腦上花費(fèi)大約300年的任務(wù)，”宇宙學(xué)家、航空航天獲阿貢高能物理部副主任卡特琳·海特曼說，局的鏡任計(jì)算機(jī)中他負(fù)責(zé)管理該項(xiàng)目的羅馬超級(jí)計(jì)算機(jī)時(shí)間。“這些結(jié)果將影響羅曼和魯賓未來照亮暗物質(zhì)和暗能量的太空嘗試，同時(shí)為其他科學(xué)家提供他們將能夠使用望遠(yuǎn)鏡數(shù)據(jù)探索的事物類型的預(yù)覽。”

這張圖突出了美國(guó)國(guó)家航空航天局的南希·格雷斯·羅馬太空望遠(yuǎn)鏡在2027年5月發(fā)射時(shí)可能看到的新模擬的一部分。背景跨度約為0.11平方度（大致相當(dāng)于滿月覆蓋的天空面積的一半），不到Roman在一張快照中看到的面積的一半。插圖放大到一個(gè)小300倍的區(qū)域，以羅曼的全分辨率展示了一片明亮的合成星系。擁有這樣一個(gè)逼真的模擬有助于科學(xué)家研究宇宙圖像背后的物理學(xué)——包括像這樣的合成圖像和未來的真實(shí)圖像。研究人員將把這些觀測(cè)結(jié)果用于許多類型的科學(xué)，包括測(cè)試我們對(duì)宇宙起源、進(jìn)化和最終命運(yùn)的理解。來源：uux.cn/C.平田和K.曹（OSU）與美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心
宇宙服裝排練
這一模擬首次將望遠(yuǎn)鏡的儀器性能考慮在內(nèi)，使其成為迄今為止最準(zhǔn)確的宇宙預(yù)覽，因?yàn)镽oman和Rubin將在開始觀測(cè)后看到它。魯賓號(hào)將于2025年開始運(yùn)行，美國(guó)國(guó)家航空航天局的羅曼號(hào)將于2027年5月發(fā)射。
模擬的精度很重要，因?yàn)榭茖W(xué)家們將梳理天文臺(tái)未來的數(shù)據(jù)，尋找微小的特征，幫助他們解開宇宙學(xué)中最大的謎團(tuán)。
羅曼和魯賓都將探索暗能量——一種被認(rèn)為加速宇宙膨脹的神秘力量。由于它在管理宇宙中發(fā)揮著重要作用，科學(xué)家們渴望了解更多關(guān)于它的信息。像OpenUniverse這樣的模擬可以幫助他們了解每種儀器在圖像上留下的特征，并制定出數(shù)據(jù)處理方法，以便他們能夠正確地解譯未來的數(shù)據(jù)。然后，即使是微弱的信號(hào)，科學(xué)家們也將能夠做出重大發(fā)現(xiàn)。
位于加利福尼亞州門洛帕克的美國(guó)能源部SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家Jim Chiang幫助創(chuàng)建了模擬，他說：“OpenUniverse讓我們校準(zhǔn)了對(duì)使用這些望遠(yuǎn)鏡可以發(fā)現(xiàn)什么的期望。”。“這讓我們有機(jī)會(huì)練習(xí)我們的處理管道，更好地理解我們的分析代碼，并準(zhǔn)確地解釋結(jié)果，這樣我們就可以準(zhǔn)備在真正的數(shù)據(jù)開始輸入后立即使用它。”
然后，他們將繼續(xù)使用模擬來探索物理和儀器效應(yīng)，這些效應(yīng)可以重現(xiàn)天文臺(tái)在宇宙中看到的景象。

這張照片展示了阿貢領(lǐng)導(dǎo)計(jì)算設(shè)施現(xiàn)已退役的Theta超級(jí)計(jì)算機(jī)。科學(xué)家們使用超級(jí)計(jì)算機(jī)來模擬他們?cè)诂F(xiàn)實(shí)生活中無法進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，比如從頭開始創(chuàng)建新的宇宙。來源：uux.cn阿貢國(guó)家實(shí)驗(yàn)室
伸縮式團(tuán)隊(duì)合作
這需要來自多個(gè)組織的一個(gè)龐大而有才華的團(tuán)隊(duì)來進(jìn)行如此巨大的模擬。
“世界上很少有人有足夠的技能來運(yùn)行這些模擬，”位于南加州的美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室（JPL）的研究科學(xué)家、OpenUniverse的首席研究員Alina Kiessling說。“多虧了美國(guó)能源部、阿貢、SLAC和美國(guó)國(guó)家航空航天局之間的合作，這項(xiàng)龐大的任務(wù)才得以實(shí)現(xiàn)，他們匯集了所有合適的資源和專家。”
一旦羅曼和魯賓開始觀測(cè)宇宙，該項(xiàng)目將進(jìn)一步推進(jìn)。
Kiessling說：“我們將利用觀測(cè)結(jié)果使我們的模擬更加準(zhǔn)確。”。“這將使我們對(duì)宇宙隨時(shí)間的演變有更深入的了解，并幫助我們更好地理解最終塑造宇宙的宇宙學(xué)。”
Roman和Rubin的模擬覆蓋了同一片天空，總面積約為0.08平方度（大致相當(dāng)于滿月覆蓋天空面積的三分之一）。將于今年晚些時(shí)候發(fā)布的完整模擬將橫跨70平方度，大約相當(dāng)于350個(gè)滿月覆蓋的天空區(qū)域。
重疊它們可以讓科學(xué)家學(xué)會(huì)如何使用每臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的最佳方面——魯賓的視野更開闊，羅曼的視野更清晰、更深。這種組合將產(chǎn)生比研究人員單獨(dú)從任何一個(gè)天文臺(tái)收集到的更好的約束。
Heitmann說：“像我們所做的那樣，將模擬聯(lián)系起來，讓我們進(jìn)行比較，看看Roman的天基調(diào)查將如何幫助改進(jìn)魯賓的地面調(diào)查的數(shù)據(jù)。”。“我們可以探索如何梳理出魯賓圖像中融合在一起的多個(gè)物體，并將這些校正應(yīng)用于更廣泛的覆蓋范圍。”

這對(duì)圖像展示了維拉·C·魯賓天文臺(tái)（左，由傳統(tǒng)時(shí)空暗能量科學(xué)合作調(diào)查處理）和美國(guó)國(guó)家航空航天局的南希·格雷斯羅馬太空望遠(yuǎn)鏡（右，由羅馬高緯度成像調(diào)查項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施團(tuán)隊(duì)處理）模擬的同一天空區(qū)域。羅曼將從太空捕捉到更深、更清晰的圖像，而魯賓將從地面觀察到更廣闊的天空區(qū)域。因?yàn)轸斮e的圖像必須透過地球大氣層進(jìn)行觀察，所以它并不總是足夠清晰，無法將多個(gè)近距離來源區(qū)分為單獨(dú)的物體。它們看起來會(huì)模糊在一起，這限制了科學(xué)研究人員使用這些圖像的能力。但是，通過比較魯賓和羅馬對(duì)同一片天空的圖像，科學(xué)家們可以探索如何“去模糊”物體，并在魯賓更廣泛的觀測(cè)中進(jìn)行調(diào)整。來源：uux.cn/J.Chiang（SLAC）、C.Hirata（OSU）和美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心
科學(xué)家可以考慮修改每臺(tái)望遠(yuǎn)鏡的觀測(cè)計(jì)劃或數(shù)據(jù)處理管道，以利于兩者的結(jié)合使用。
Kiessling說：“我們?cè)诤?jiǎn)化這些管道并使其可用方面取得了驚人的進(jìn)展。”。與加州理工學(xué)院/IPAC的IRSA（紅外科學(xué)檔案館）的合作使模擬數(shù)據(jù)現(xiàn)在可以訪問，因此當(dāng)研究人員將來訪問真實(shí)數(shù)據(jù)時(shí)，他們已經(jīng)習(xí)慣了這些工具。“現(xiàn)在，我們希望人們開始進(jìn)行模擬，看看我們可以做出什么改進(jìn)，并準(zhǔn)備盡可能有效地使用未來的數(shù)據(jù)。”
OpenUniverse以及Roman的科學(xué)運(yùn)營(yíng)和科學(xué)支持中心正在開發(fā)的其他模擬工具，將為科學(xué)家們準(zhǔn)備Roman的大型數(shù)據(jù)集。該項(xiàng)目匯集了來自美國(guó)國(guó)家航空航天局噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室、美國(guó)能源部阿貢、IPAC和幾所美國(guó)大學(xué)的數(shù)十名專家，與羅馬項(xiàng)目基礎(chǔ)設(shè)施團(tuán)隊(duì)、SLAC和魯賓LSST DESC（時(shí)空暗能量科學(xué)合作遺產(chǎn)調(diào)查）進(jìn)行協(xié)調(diào)。Theta超級(jí)計(jì)算機(jī)由美國(guó)能源部科學(xué)辦公室用戶設(shè)施Argonne Leadership Computing Facility運(yùn)營(yíng)。
Nancy Grace Roman太空望遠(yuǎn)鏡由位于馬里蘭州格林貝爾特的NASA戈達(dá)德太空飛行中心管理，南加州的NASA噴氣推進(jìn)實(shí)驗(yàn)室和加州理工學(xué)院/IPAC、巴爾的摩的太空望遠(yuǎn)鏡科學(xué)研究所以及由多個(gè)研究機(jī)構(gòu)的科學(xué)家組成的科學(xué)團(tuán)隊(duì)參與其中。主要的工業(yè)合作伙伴是位于科羅拉多州博爾德的BAE系統(tǒng)股份有限公司；L3Harris Technologies，位于紐約羅切斯特；以及加利福尼亞州千橡園的Teledyne Scientific&Imaging。
維拉·C·魯賓天文臺(tái)是一個(gè)由國(guó)家科學(xué)基金會(huì)和美國(guó)能源部科學(xué)辦公室聯(lián)合資助的聯(lián)邦項(xiàng)目，早期建設(shè)資金來自LSST發(fā)現(xiàn)聯(lián)盟的私人捐款。
作者：Ashley Balzer美國(guó)國(guó)家航空航天局戈達(dá)德太空飛行中心，馬里蘭州格林貝爾特。