Сегодня 29 мая 2026
18+
MWC 2018 2018 Computex IFA 2018
реклама
Теги → астрофизика

NASA разгонит спрос на GPU среди учёных из-за лавины данных с новых телескопов

NASA запустит космический телескоп «Нэнси Грейс Роман» (RST) на орбиту Земли в сентябре 2026 года — на восемь месяцев раньше графика. За время работы телескоп передаст астрономам 20 000 Тбайт данных, которые вместе с потоками информации от других обсерваторий усиливают спрос учёных на графические процессоры, необходимые для обработки таких объёмов информации.

 Источник изображений: NASA, JWST

Источник изображений: NASA, JWST

К данным телескопа «Роман» добавятся 57 Гбайт снимков, которые ежесуточно поступают с космического телескопа NASA «Джеймс Уэбб» (James Webb), работающего с 2021 года. Позднее в 2026 году начнёт наблюдения обсерватория им. Веры Рубин (Vera C. Rubin Observatory) в чилийских Андах, которая будет собирать по 20 Тбайт данных за ночь. Космический телескоп «Хаббл», некогда считавшийся эталоном, передаёт всего 1–2 Гбайт данных в сутки. Те времена, когда все эти показания изучались вручную, давно прошли, и астрономы, как и все, кто работает с массивами данных такого масштаба, переходят на GPU.

Брант Робертсон (Brant Robertson), астрофизик из Калифорнийского университета в Санта-Крусе, наблюдал эту тенденцию из первых рядов, участвуя в работе с данными перечисленных миссий. Робертсон 15 лет сотрудничает с Nvidia, применяя GPU к задачам изучения космоса. Начинал он с симуляций, проверяющих теории о взрывах сверхновых, а теперь разрабатывает инструменты анализа потока данных с новейших обсерваторий. «Произошла эволюция: от изучения отдельных объектов — к анализу больших массивов данных на центральных процессорах, а затем — к тем же видам анализа, но уже с ускорением на GPU», — рассказал Робертсон.

Вместе с тогдашним аспирантом Райаном Хаузеном (Ryan Hausen) Робертсон создал модель глубокого обучения Morpheus, способную обрабатывать большие массивы данных и выявлять галактики. Ранний ИИ-анализ данных «Джеймса Уэбба» обнаружил неожиданно большое количество дисковых галактик определённого типа и заставил скорректировать теории о развитии Вселенной.

Архитектуру Morpheus Робертсон переводит со свёрточных нейронных сетей на трансформеры — архитектуру, стоящую за взлётом больших языковых моделей (LLM). После перехода модель сможет анализировать в несколько раз большую площадь неба, чем сейчас. Параллельно учёный строит генеративные ИИ-модели, обученные на данных космических телескопов, которые улучшают качество наблюдений земных обсерваторий, снимки которых искажает атмосфера. Вывести на орбиту восьмиметровое зеркало по-прежнему трудно даже с учётом прогресса в ракетостроении, поэтому программная обработка данных обсерватории Рубин — лучшая из доступных альтернатив.

Давление мирового спроса на GPU Робертсон ощущает напрямую. На средства Национального научного фонда (NSF) он создал GPU-кластер в Калифорнийском университете в Санта-Крусе, однако оборудование устаревает, а число исследователей, которым нужны ресурсоёмкие вычисления, растёт. Однако Администрация действующего президента США собирается сократить финансирование NSF на 50 %.

«Люди хотят заниматься анализом на основе ИИ и машинного обучения, а GPU — единственный инструмент для этого, — сказал Робертсон. — Приходится проявлять предприимчивость, особенно когда работаешь на переднем крае технологий. Университеты осторожны с рисками, потому что их ресурсы ограничены, и нужно идти и показывать: „Смотрите, вот куда движется наша область“».

«Джеймс Уэбб» построил первый полный спектр колец Урана и указал на неизвестные луны

Космический телескоп NASA «Джеймс Уэбб» (James Webb) впервые построил полный спектр отражения двух внешних колец Урана — мю (μ) и ню (ν) — и раскрыл их неожиданную природу: одно состоит из водяного льда, другое — из богатой углеродом органики. Источниками частиц оказались небольшие спутники принципиально разного состава, а сами данные указывают на существование ещё не открытых лун помимо 29 уже известных.

 Источник изображений: Imke de Pater, Matt Hedman / NASA, ESA

Источник изображений: Imke de Pater, Matt Hedman / NASA, ESA

Группа под руководством Имке де Патер (Imke de Pater) из Калифорнийского университета в Беркли дополнила архивные данные космического телескопа «Хаббл» и обсерватории Кека на Мауна-Кеа инфракрасными снимками «Джеймса Уэбба» и впервые построила полный спектр отражения колец мю и ню — двух самых внешних из 13 колец Урана. Спектр показывает, как частицы колец отражают солнечный свет, и позволяет определить их размер и состав. В работе участвовал Марк Шоуолтер (Mark Showalter) из Института SETI — астроном, открывший оба кольца в ходе наблюдений 2003–2005 годов.

У колец Урана нет ничего общего с яркой и сложной структурой колец Сатурна. Их обнаружили лишь в 1977 году: кольца блокировали свет далёких звёзд, когда Уран проходил перед ними. Первые изображения колец получил зонд «Вояджер-2» при пролёте мимо планеты в январе 1986 года. С тех пор «Хаббл» и телескопы обсерватории Кека довели общее число известных колец до 13, присвоив каждому букву греческого алфавита.

 Кольца мю (μ) и ню (ν) Урана на снимках «Джеймса Уэбба» (февраль 2025 года). Слева яркость планеты и основных колец снижена в 100 раз, справа применён высокочастотный фильтр для выделения внешних колец

Кольца мю (μ) и ню (ν) Урана на снимках «Джеймса Уэбба» (февраль 2025 года). Слева яркость планеты и основных колец снижена в 100 раз, справа применён высокочастотный фильтр для выделения внешних колец

Ещё при открытии мю и ню озадачили астрономов: мю оказалось голубым, а ню — красноватым. Цвет колец информативен: голубой указывает на очень мелкие частицы, красный — на пыль. Новый спектр подтвердил различие и позволил проследить происхождение каждого кольца.

Кольцо мю состоит из частиц водяного льда. Такая же картина наблюдается только у кольца E Сатурна, которое образуется благодаря криовулканизму на спутнике Энцелад — тот выбрасывает гейзеры воды в космос. Ледяные частицы мю удалось проследить до источника — спутника Мэб шириной 12 километров, открытого Шоуолтером в 2003 году. Остальные внутренние спутники, как правило, содержат больше пыли и горных пород.

Кольцо ню устроено иначе: от 10 до 15 % его массы приходится на богатые углеродом органические соединения, характерные для холодных окраин Солнечной системы. По всей видимости, пыль выбивается с поверхности ещё не открытых мелких спутников, обращающихся среди 14 внутренних лун планеты.

Спутники Урана носят имена персонажей пьес Уильяма Шекспира (William Shakespeare) и поэмы Александра Поупа (Alexander Pope) — традицию заложил Джон Гершель (John Herschel). Пять крупных лун — Миранда, Оберон, Титания, Умбриэль и Ариэль — обращаются на дальних орбитах, а 14 малых спутников расположены ближе к планете. Именно среди этой внутренней группы находятся кольца мю и ню, и именно там, по данным нового исследования, могут скрываться ещё не обнаруженные луны.

Учёные предложили неожиданный способ регистрации гравитационных волн — такой простой, что даже не верится

Учёные из Стокгольмского университета, Nordita и Университета Тюбингена предложили принципиально новый способ обнаружения гравитационных волн — по регистрации изменения цвета излучаемого атомами света (фотонов). Сегодня для этого используются километровые интерферометры. Новые детекторы, если теория будет подтверждена, позволят создавать компактные приборы для обнаружения нового класса гравитационных волн, пока недоступного для наблюдения.

 Источник изображения: Jerzy Michal Paczos

Источник изображения: Jerzy Michal Paczos

Современные интерферометры гравитационных обсерваторий LIGO, Virgo и KAGRA ввиду своих относительно малых размеров с плечами в районе трёх километров регистрируют гравитационные волны от слияния сравнительно небольших чёрных дыр и нейтронных звёзд. Иначе говоря — высокочастотные гравитационные волны.

Для регистрации гравитационных волн от слияния сверхмассивных чёрных дыр с периодом до нескольких лет — низкочастотных — требуются детекторы с разнесением зеркал на сотни и тысячи километров, что возможно только в космосе. Такие проекты есть, и они будут реализовываться во второй половине 30-х годов. Швейцарские учёные разработали теорию, которая обещает создать компактные детекторы для наблюдения за столь большими событиями, создание которых будет намного проще, дешевле и быстрее.

Идея заключается в том, что волны при своём прохождении модулируют квантовое электромагнитное поле, которое, в свою очередь, связано со спонтанным излучением фотонов атомами. Атомы поглощают кванты энергии, возбуждаются и спустя определённое время испускают фотоны, возвращаясь в стабильные состояния. Модуляция квантового электромагнитного поля прохождением гравитационных волн слегка сдвинет частоту испускаемых фотонов, причём изменения (выраженные в цвете излучения) будут зависеть от направления движения испускаемых фотонов.

До сих пор этого не замечали, поскольку гравитационные волны не влияют на частоту (интенсивность) спонтанно испускаемых фотонов — их вклад не выражен в количественных изменениях, яркость свечения не меняется. Однако спектральные характеристики света будут меняться в зависимости от интенсивности и направления движения гравитационных волн, что теоретически уже обосновано. И это даёт надежду регистрировать чрезвычайно низкочастотные гравитационные волны на масштабе миллиметров, а не десятков тысяч километров.

Основанные на новом принципе регистрации гравитационных волн детекторы будут опираться на современные технологии атомных часов на сверххолодных атомах. Такие атомные часы чрезвычайно стабильны и могут следить за длительными событиями продолжительностью до нескольких лет, что позволит регистрировать слияния сверхмассивных чёрных дыр. Это будет прекрасная альтернатива гигантским космическим лазерным интерферометрам, реализовать которую можно гораздо быстрее, чем в классическом варианте LIGO и других обсерваторий.

Учёные говорят, что для практической реализации идеи требуется детальный анализ шумов, и первые оценки выглядят многообещающими.

Нейтронные звезды могут быть окутаны облаками аксионов, и это может быть сущностью тёмной материи

Группа физиков из университетов Амстердама, Принстона и Оксфорда показала, что чрезвычайно лёгкие гипотетические частицы, известные как аксионы, могут возникать в виде больших облаков вокруг нейтронных звезд. В таком случае аксионы могли бы послужить объяснением неуловимой тёмной материи и, более того, их было бы не так уж трудно наблюдать.

 Источник изображения: Университет Амстердама

Источник изображения: Университет Амстердама

Посвящённая аксионам у нейтронных звёзд работа была опубликована 17 октября в журнале Physical Review X. Она стала продолжением теоретического исследования природы аксионов, но в отличие от предыдущей работы, в которой авторы рассматривали вопрос излучения аксионов звездой, в новой работе даётся оценка аксионам, которые навсегда «зависли» у звезды.

Нейтронные звёзды создают вокруг себя и внутри настолько запредельные условия для материи, что там могут появляться редкие частицы, а материя проявляет фантастические свойства. В объект размерами 12–15 км вмещается вещество массой, равной массе Солнца. Динамо такого объекта вырабатывает чудовищное магнитное поле, а аксионы, как считается, в сильных магнитных полях превращаются в фотоны.

Аксионы предложены около 50 лет назад для устранения ряда нестыковок в физике элементарных частиц. На самом деле — это торговая марка стирального порошка (или мыла), что образно призвано «отмыть» недостатки наших знаний дочиста. В теории они очень и очень лёгкие и поэтому сложно наблюдаемые в природе или в лабораториях. Точнее, их ещё никто не наблюдал. Как обосновывают авторы работы, мы просто не знали, где их лучше всего искать. По мнению учёных, нейтронные звёзды — лучший объект для поиска аксионов.

При распаде на фотоны аксионы испускают слабый сигнал в силу своей запредельной лёгкости. Но вокруг нейтронной звезды за миллионы лет может скопиться такое невероятное облако аксионов, что оно будет излучать непрерывный и относительно легко детектируемый сигнал. Аксионы не будут падать на нейтронную звезду поголовно в силу их слабого взаимодействия с обычным веществом, поэтому аксионные облака могут являться непременным атрибутом абсолютно всех нейтронных звёзд.

Слабое взаимодействие аксионов с обычным веществом делает их неплохими кандидатами в тёмную материю. Согласно расчётам команды, облако аксионов у нейтронной звезды создаёт в локальном пространстве плотность, на двадцать порядков превышающую плотность тёмной материи. Наблюдение за облаками аксионов у нейтронных звёзд может открыть множество секретов в физике элементарных частиц и пролить свет на тёмную материю. Кстати, во время смерти нейтронной звезды облако аксионов может произвести характерную колоссальную вспышку, которую тоже можно наблюдать нашими инструментами.

Возможность существования аксионных облаков также открывает массу направлений в теоретической физике от моделирования динамики нейтронных звёзд с учётом их влияния до описания поведения самих облаков. Основы для необходимых расчётов и наблюдений уже заложены, но нужна дополнительная работа, включая численное моделирование.

Астрофизики обнаружили связь между разрушением углеводородной пыли и эволюцией галактик

Группа японских астрофизиков обнаружила связь между разрушением углеводородной пыли и эволюцией галактик. Исследование, основанное на анализе данных 138 галактик, показало, что алифатические компоненты углеводородной пыли разрушаются быстрее в условиях сильного радиационного излучения и ударных волн, характерных для активных этапов жизни галактик.

 Источник изображения: Copilot

Источник изображения: Copilot

Углеводородная пыль является одним из основных компонентов межзвёздной пыли и состоит преимущественно из полициклических ароматических углеводородов (ПАУ) и алифатических углеводородов. Хотя учёные предполагают, что эта пыль подвергается воздействию межзвёздного излучения и ударных волн, детальные механизмы этих процессов до сих пор оставались не до конца изученными.

В ходе исследования, о котором сообщил портал Astrobiology.com, учёные из астрономического сообщества Японии проанализировали взаимосвязь между светимостью, излучаемой углеводородной пылью, и общей инфракрасной светимостью (LIR) для 138 галактик. Используя данные ближнего инфракрасного диапазона 2,5-5 мкм, полученные с помощью космического телескопа AKARI, они определили светимость ароматических углеводородов на длине волны 3,3 мкм (Laromatic) и алифатических углеводородов на длине волны 3,4-3,6 мкм (Laliphatic).

Кроме того, на основе данных фотометрии, произведённой телескопами AKARI, WISE и IRAS, были построены модели спектральных распределений энергии галактик, что позволило оценить их общую инфракрасную светимость и интенсивность радиационного поля.

Анализ показал, что галактики с более высокой инфракрасной светимостью демонстрируют более низкое соотношение светимостей алифатической и ароматической компонент. Также была обнаружена антикорреляция между этим соотношением и интенсивностью радиационного поля. Примечательно, что низкие значения наблюдались преимущественно в галактиках, находящихся в процессе слияния, что может говорить о том, что в таких галактиках алифатические компоненты разрушаются быстрее, чем ароматические.

Полученные результаты показали, что углеводородная пыль, предположительно, подвергается разложению под воздействием ударных волн и радиации в процессе слияния галактик, а соотношение светимостей алифатической и ароматической компонент, вероятно, уменьшается в подобных экстремальных межзвёздных условиях, поскольку алифатические компоненты химически слабее ароматических.

Исследование вносит важный вклад в понимание эволюции межзвёздной среды и процессов, происходящих в галактиках на разных стадиях их эволюции. Дальнейшие наблюдения и теоретические работы помогут уточнить механизмы обработки углеводородной пыли и их роль в эволюции галактик.


window-new
Soft
Hard
Тренды 🔥
OpenAI отправит на пенсию ИИ-модели GPT-4.5 и o3 до конца лета 1 мин.
«Как в оригинальной игре, но больше и лучше»: разработчики ремейка «Готики» рассказали об особенностях боевой системы 2 ч.
Gartner: большинство кастомных ИИ-моделей и проектов генеративного ИИ ожидает провал 3 ч.
Fable всё-таки не выйдет в 2026 году — в том числе из-за GTA VI 3 ч.
Ролевая игра The Witch's Bakery подружит геймеров с общительной ведьмой-пекарем из Парижа — релиз намечен на август 5 ч.
Дополнение «Баллады прошлого» к The Witcher 3 станет «прологом» к будущему «Ведьмака» 5 ч.
Кроссовер с Clair Obscur, онлайн-кооператив и элементы 3D: инсайдеры поделились новыми подробностями ремейка Rayman Legends 6 ч.
Стартап Shift предложил бесплатную уборку домов ради обучения роботов 7 ч.
Project Lightwell: IBM и Red Hat предложили корпорациям скинуться на патчи безопасности для open source ПО и сами вложат $5 млрд 7 ч.
Фирма случайно спустила $500 млн на Anthropic Claude всего за месяц 8 ч.
Acer представила пятёрку игровых мониторов Predator и Nitro с частотой обновления до 540 Гц и разрешением до 4K 2 ч.
FuriosaAI и Broadcom создадут ИИ-ускоритель для платформы инференса для агентной эры 2 ч.
Dell представила самый лёгкий ноутбук XPS — килограммовый XPS 13 c Intel Wildcat Lake и ценой от $599 3 ч.
Утечка показала iPhone 18 Pro в цвете «Тёмная вишня» — он может стать новым трендом для Android 3 ч.
ASRock выпустит видеокарту Radeon RX 9070 XT Taichi 10th Anniversary Edition по случаю 10-летия бренда Taichi 4 ч.
Acer показала портативную консоль Nitro Blaze Link для трансляции игр с ПК по Wi-Fi 4 ч.
Acer представила «доступный всем» игровой ноутбук Nitro 16 с Ryzen 9 9955HX3D и GeForce RTX 5070 Ti 4 ч.
Acer представила флагманский игровой ноутбук Predator Helios 18 с чипами Core Ultra 9 290HX и RTX 5090 4 ч.
Работа МКС будет продлена до 2030 года, даже если Россия уйдёт со станции 4 ч.
MSI представила первый в мире игровой монитор с QD-OLED и тремя режимами — 4K@360 Гц, 2K@520 Гц и FHD@680 Гц 5 ч.