Обывательская астрономия

Простые граждане открыли редкий астрономический объект

Проект Einstein@Home, использующий компьютерные ресурсы всех желающих для обработки наблюдений, получил первый серьезный научный результат в виде открытия пульсара редкого типа.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3268113",
    "incutNum": 2,
    "repl": "<2>:{{incut2()}}",
    "uid": "_uid_3407237_i_2"
}

За последние несколько десятков лет астрономами получено огромное количество наблюдательных данных. Эти данные требуют обработки, но, в силу того что ученых-астрономов в мире не так много и они не обладают бесконечными машинными ресурсами, эти данные зачастую остаются лежать без дела. В последнее время наметилась благоприятная тенденция объединения накопившихся наблюдений в единые базы данных, что увеличивает вероятность использования проведенных наблюдений. Одной из таких инициатив, Виртуальной обсерватории, в «Газете.Ru» была посвящена отдельная лекция.

Легкий доступ к наблюдениям — это решение одной проблемы. Основная же проблема заключается в том, что зачастую эти наблюдения никто не обрабатывает. Но решение у этой проблемы также есть.

В мире существуют несколько астрономических проектов, которые используют так называемые методы распределительного вычисления.

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3305655",
    "incutNum": 3,
    "repl": "<3>:{{incut3()}}",
    "uid": "_uid_3407237_i_3"
}

То есть когда обработка происходит не единым коллективом на одном большом суперкомпьютере, а большим количеством разных людей на их собственных домашних компьютерах. Для того чтобы стать участником подобного проекта, требуется немногое. Человек должен решить принять участие в проекте и скачать специальную программу из интернета. Эта программа не задействует большое количество машинных ресурсов и работает тогда, когда компьютер стоит включенным без дела.

Программа скачивает наблюдения, проводит их обработку и отсылает их в единый вычислительный центр.

Первый подобный проект, SETI@Home стартовал в 1995 году. В его рамках каждый имеющий выход в интернет может скачать программу BOINC (Berkeley Open Infrastructure for Network Computing), которая просматривает радиосигналы и проверяет их на наличие признаков того, что эти сигналы являются искусственными.

На основе этой же программы BOINC и проекта SETI@Home десять лет спустя, в 2005 году, стартовал проект Einstein@Home. Главная задача этого проекта заключается в проверке гипотезы Эйнштейна о существовании гравитационных волн. Для этого пользователями Einstein@Home проводится составление атласа излучаемых звёздами-пульсарами гравитационных волн для всего неба на основе данных, которые поступают из Лазерно-интерферометрической гравитационно-волновой обсерватории (LIGO).

врез №
skin: article/incut(default)
data:

{
    "_essence": "test",
    "id": "3228455",
    "incutNum": 4,
    "repl": "<4>:{{incut4()}}",
    "uid": "_uid_3407237_i_4"
}

В 2009 году к этой задаче добавился поиск пульсаров по наблюдениям с радиотелескопа Аресибо, 300-метровая чаша которого расположена в Пуэрто-Рико, в кратере потухшего вулкана.

Спустя год к проекту Einstein@Home пришел первый успех.

На данный момент в проекте участвуют 250 тысяч добровольцев из 192 стран. Троим из них — семейной паре Крису и Хелен Колвин, проживающим в американском штате Айова, и математику Даниэлю Гербхардту из немецкого Университета Майнца — удалось прославиться и стать авторами первого серьезного научного открытия Einstein@Home.

Обработанные ими наблюдения позволили обнаружить пульсар редкого типа, о чем говорится в статье в новом номере журнала Science.

Пульсары представляют собой быстро вращающиеся (несколько десятков, а то и сотен оборотов в секунду) нейтронные звезды, остающиеся после взрыва сверхновых. Открытый в рамках проекта Einstein@Home буквально простыми гражданами объект получил название PSR J2007+2722, он находится в 17 000 световых лет от Солнечной системы в созвездии Лисичка.

ОТКРЫТИЕ ПУЛЬСАРОВ

В 1967 году британская аспирантка Джоселин Белл, которая занималась поиском быстрых флуктуации радиоизлучений от космических источников, попадающих в поле зрения телескопа при суточном вращении Земли, обнаружила источник, выдававший излучение со строгой периодичностью. Четкие импульсы, приходящие из космоса, не могли не натолкнуть Белл и ее научного руководителя Энтони Хьюиша на мысль, что это проявление внеземного разума, и потому работа с этими импульсами была строго засекречена. Объект же получил имя LGM-1 (сокращение от Little Green Men – маленькие зеленые человечки).

Но вскоре были обнаружены другие периодичные источники, и Хьюиш пришел к выводу, что это не что иное, как неизвестный до этого момента класс объектов.

Эти источники периодического излучения получили название пульсары. Впоследствии было установлено, что пульсар – это быстро вращающаяся нейтронная звезда, которая испускает узконаправленные потоки излучения. В результате вращения нейтронной звезды поток попадает в поле зрения внешнего наблюдателя через равные промежутки времени, и образуются периодические «сигналы» пульсара. На данный момент известны около 1800 пульсаров, большая часть из них была обнаружена по периодическому радиоизлучению. Существуют также пульсары, которые излучают не только в радио-, но и в рентгеновском и гамма-диапазоне.

За открытие пульсаров Хьюиш в 1974 году получил Нобелевскую премию.

В этом же созвездии находился самый первый зарегистрированный на Земле пульсар.

Пульсар J2007+2722 за одну секунду совершает 41 оборот. В отличие от большинства пульсаров, которые вращаются с такой же частотой, у нового пульсара отсутствует спутник. По одной версии, это означает, что пульсар J2007+2722 представляет собой компонент бывшей двойной системы, «раскрученный» и «выброшенный» звездой-компаньоном. По другой гипотезе, такой пульсар может иметь относительно небольшой возраст и появиться на свет в области с аномально низким магнитным полем.

«Это волнующий момент для проекта Einstein @ Home и всех наших добровольцев, — говорит руководитель проекта, адъюнкт-профессор физики из Университета Висконсина (Милуоки, США) Брюс Аллен. — Это доказывает, что участие простых граждан может помочь ученым обнаружить новые объекты во Вселенной. Я надеюсь, что это вдохновит еще большее количество людей присоединиться к нам, чтобы помочь открыть другие тайны, содержащиеся в массивах наблюдений».

«Производительность проекта Einstein @ Home, как утверждают его руководители, составляет 250 терафлопс (терафлопс — величина, используемая для измерения производительности компьютеров, показывающая, сколько операций с плавающей запятой в секунду выполняет данная вычислительная система, 1 терафлопс = 1 триллион операций в секунду = 1000 миллиардов операций в секунду — «Газета.Ru»).

Это позволяет данному проекту находиться в первой двадцатке самых мощных суперкомпьютеров, что довольно неплохо, особенно если принять, что все эти 250 терафлопс работают над одной и той же задачей, в то время как на обычных суперкомпьютерных кластерах решаются несколько десятков задач одновременно.

Но лично я бы не сказал, что разделяю восторг по поводу этого открытия, — прокомментировал «Газете.Ru» открытие Einstein@Home сотрудник Государственного астрономического института имени Штернберга МГУ Антон Бирюков. — Это всё очень интересно, в первую очередь с той точки зрения, что сейчас астрофизика выдаёт очень много данных, которые надо как-то обрабатывать, в том числе и данные по пульсарам. Но один открытый пульсар за полтора года — это пока не так уж и много. Например, в ходе Парковского обзора было открыто 100 пульсаров за три года. Так что вряд ли можно рассматривать проект Einstein@Home как прорывный метод обнаружения пульсаров. Но в любом случае это как минимум хоть какое-то вовлечение людей, далёких от науки, в актуальную научную работу. В нашем мире, где представление обычного человека о каком-то явлении драматически отличается от знания профессионала, это, по-моему, уже очень хорошо!».