Milhares de mundos alienígenas são conhecidos por orbitar estrelas além de nosso sistema solar. E muitos mais mundos, possivelmente abrigando vida, estão esperando para serem descobertos. Um novo instrumento astronômico chamado NEID, o NN-explore Exoplanet Investigations with Doppler espectroscopia, entrou online em 2021 para ajudar os cientistas na busca por novos mundos alienígenas.
O Texas Advanced Computing Center (TACC) está auxiliando no esforço com tempo e experiência do supercomputador na busca científica da NEID por novos mundos.
O nome “NEID” deriva da palavra que significa “ver” na língua nativa de Tohono O’odham, em cujas terras o Observatório Nacional Kitt Peak está localizado. NEID é um espectrógrafo acoplado ao telescópio WIYN de 3,5 m no observatório no Arizona.
“Estamos orgulhosos de que o NEID está disponível para a comunidade astronômica mundial para descoberta e caracterização de exoplanetas”, disse Jason Wright, professor de astronomia e astrofísica da Penn State e cientista do projeto NEID. “Mal posso esperar para ver os resultados que nós e nossos colegas em todo o mundo produziremos nos próximos anos, desde a descoberta de novos planetas rochosos, a medição das composições de atmosferas exoplanetárias, a medição das formas e orientações das órbitas planetárias, a caracterização dos processos físicos das estrelas hospedeiras desses planetas. ”
NEID faz isso quebrando a luz visível de estrelas distantes em seus comprimentos de onda componentes com um espectrógrafo, como um prisma simples faz, mas com partes adicionais, como grades de difração. As fibras ópticas alimentam a luz das estrelas para o espectrógrafo, onde as assinaturas de luz são registradas por um detector.
NEID tira proveito do efeito Doppler. Os dados de luz coletados podem ser usados para detectar mudanças mínimas no comprimento de onda ao longo do tempo, que, como a mudança de tom de uma buzina de trem que se aproxima ou recua, indica movimento. O movimento instável evidenciado por mudanças no comprimento de onda da luz indica um puxão gravitacional em uma estrela hospedeira por planetas potencialmente desconhecidos.
A cada noite, o NEID coleta cerca de 150 gigabytes de dados de luz que são enviados ao Caltech e, em seguida, ao TACC para processamento. O centro desenvolveu um pipeline computacional totalmente automatizado para dados NEID.
“O pipeline copia dados para nós do Caltech por meio da rede de gerenciamento de dados de pesquisa Globus”, disse Mike Packard, do grupo Cloud & Interactive Computing (CIC) da TACC. “Uma análise de dados é executada no sistema Frontera da TACC. Ele usa a API Tapis para armazenar metadados. Em seguida, envia os dados de volta ao Caltech para os cientistas analisarem.”
O Exoplanet Science Institute da NASA coordena o processamento de dados e os disponibiliza por meio de seu arquivo comunitário.
O projeto Tapis, financiado pela National Science Foundation, é uma colaboração do TACC e do grupo ITS-Cyberinfrastructure da Universidade do Havaí. Tapis fornece uma API baseada na web hospedada e unificada para gerenciar com segurança cargas de trabalho computacionais entre instituições.
“NEID é a primeira de muitas colaborações esperançosamente com o Laboratório de Propulsão a Jato da NASA (JPL) e outras instituições onde os pipelines de análise de dados automatizados funcionam sem nenhum ser humano no circuito”, disse Joe Stubbs, que lidera o grupo CIC do TACC e é o responsável técnico pela TACC no projeto NEID. Stubbs também é o principal investigador do projeto Tapis.
“Tapis Pipelines, um novo projeto que cresceu a partir desta colaboração, generaliza os conceitos desenvolvidos para NEID para que outros projetos possam automatizar a análise de dados distribuídos nos supercomputadores TACC de uma forma segura e confiável com supervisão humana mínima”, disse Stubbs.
O pipeline NEID possui vários números de horas de nossos supercomputadores Lonestar5, Frontera e Stampede2 da TACC. Além disso, o TACC suporta NEID com máquinas virtuais, nós de hardware no sistema de nuvem Rodeo e conectividade de rede com Globus Online.
Construído como parte de um programa conjunto da NSF e da NASA, uma missão do NEID é permitir algumas das maiores precisão atualmente possíveis, bem como tentar traçar um caminho para a descoberta de planetas terrestres em torno de outras estrelas.
A convecção fervilhante na superfície das estrelas, entremeada por linhas invisíveis de força magnética e prejudicada por regiões ativas em mudança constante e “manchas estelares”, pode representar um desafio substancial para como considerado do NEID. Esta atividade estelar é um dos principais impedimentos para permitir a detecção de planetas rochosos como o nosso. Para sinais muito pequenos, é difícil dizer quais são planetas e quais são apenas manifestações de atividade estelar.
No entanto, adicionaram-se os pesquisadores, há uma estrela para a qual sabemos a resposta, porque sabemos exatamente quantos planetas a orbitam – nosso sol. Além de observar as estrelas durante a noite, o NEID também observará o sol por meio de um telescópio solar especial menor que uma equipe corporativa.
“Graças ao telescópio solar NEID financiado pela Fundação Heising-Simons, o NEID não ficará ocioso durante o dia”, disse Eric Ford, professor de astronomia e astrofísica e diretor do Penn State Center for Exoplanets and Habitable Worlds. “Em vez disso, ele realizará uma segunda missão, coletando um conjunto de dados exclusivo que aumentará a capacidade dos algoritmos de processamento de máquina de reconhecimento de sinais de planetas de baixa massa durante a noite.”
O instrumento NEID é financiado pelo Programa de Pesquisa de Observação de Exoplanetas da NASA / NSF, NN-EXPLORE, administrado pelo JPL, uma divisão da Caltech em Pasadena, Califórnia. O telescópio WIYN de 3,5 metros é uma parceria entre a Indiana University, a University of Wisconsin, Penn State, a University of Missouri-Columbia, a Purdue University, o NOIRLab e a NASA.
A equipe do NEID inclui membros da Penn State, JPL, NOIRLab, NASA Goddard Space Flight Center, da University of Pennsylvania, da University of Arizona, da University of Wisconsin, do National Institute of Standards and Technology / University of Colorado, Boulder (NIST / CU), o Space Telescope Science Institute, a Macquarie University, a Princeton University e o Carleton College, e a University of California, Irvine.
Publicado em 09/11/2021 10h42
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