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El Observatorio SKA estudiará el nacimiento de las primeras estrellas

Tres centros españoles han aportado su experiencia en big data para investigar en el proyecto SKA la fase del Universo en la que se formaron las estrellas.

14 diciembre 2023

El Observatorio del Square Kilometre Array (SKAO) es una organización intergubernamental que operará dos radiotelescopios que se están construyendo en Sudáfrica y Australia Occidental. Una vez construidos, los telescopios SKAO serán los mayores generadores de datos públicos del mundo los cuales serán preprocesados en dos centros de computación localizados en Sudáfrica y Australia y de ahí se enviarán a una red interconectada de Centros Regionales del SKA.  

Cabe destacar que en los SRC se llevarán a cabo las actividades científicas, y para ello deberán dar acceso a los datos, recursos computacionales y herramientas de análisis independientemente de la ubicación de los usuarios, proporcionándoles asimismo apoyo y formación.  

Telescopio SKA-Mid en SudáfricaImpresión artística creada a partir de animaciones del telescopio SKA-Mid en Sudáfrica / SKAO

En lo que respecta a la investigación y construcción, en España, con el apoyo estratégico del programa Severo Ochoa del IAA-CSIC, se lleva a cabo desde 2018 el desarrollo de un prototipo de SRC, el SPSRC, comprometido con los principios de la Ciencia Abierta, un área en la que España está jugando un papel relevante en el marco del proyecto SKA.  

Seguramente estarás preguntándote cuáles son los centros españoles de relevancia que están participando en este importante y gran proyecto mundial. Pues el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) ha informado a través de nota de prensa que serán el Centro de Supercomputación de Galicia (CESGA), centro mixto del CSIC y la Xunta de Galicia, el Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA) del CSIC y el Instituto de Física de Cantabria (IFCA), centro del CSIC y la Universidad de Cantabria, han participado en la última edición de los Desafíos de Datos del SKA (SKA Data Challenges). Estos desafíos están organizados por el propio Observatorio SKAO para preparar a la comunidad científica ante los nuevos métodos de análisis que requerirán los datos generados por los telescopios de SKAO. 

La meta: 16 Terabits por segundos 

Proyecto SKAImagen compuesta de los futuros telescopios SKA, mezclando lo que ya existe in situ con impresiones de artista / SKAO

Una vez finalice su construcción, esta infraestructura superará en sensibilidad y velocidad de observación a las mejores instalaciones radioastronómicas existentes, generando alrededor de 16 Terabits por segundos. Construir los telescopios de SKAO y explotar la cantidad de datos que generarán requiere de colaboraciones internacionales. La participación española en el proyecto SKA se coordina desde el IAA. 

El pasado 31 de octubre finalizó el plazo de siete meses del que disponían los equipos para analizar los datos y entregar los resultados de este tercer desafío, centrado en uno de los casos científicos clave del observatorio: la época de la reionización, la fase de la historia del Universo en la que se formaron las primeras estrellas.  

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Para el desafío, 12 centros de supercomputación han ofrecido sus recursos y se han registrado un total de 234 participantes. La comunidad española ha estado representada por el CESGA y el IAA, como proveedores de recursos; y por el IFCA, como líder de uno de los equipos participantes coordinado por Diego Herranz, investigador del IFCA y miembro del Grupo de Trabajo de Ciencia de SKAO sobre la época de reionización. 

El CESGA ha proporcionado soporte a investigadores de las universidades de Chosun (Corea del Sur), Xidian (China) y McGill en Montreal (Canadá), proporcionándoles acceso al superordenador FinisTerrae III, tanto a sus equipos CPU como GPU (siglas en inglés de la unidad de procesamiento de gráficos). El IAA-CSIC ha dado soporte a un equipo liderado por la KLE Technological University (India) y al equipo español liderado desde el IFCA, ofreciendo los recursos computacionales del prototipo del Centro Regional del SKAO en España (SPSRC). 

El IFCA y el IAA han realizado el análisis científico de los datos del Data Challenge. El IFCA ha aportado su experiencia en procesado de imágenes, limpiando de contaminantes galácticos los cubos de datos proporcionados por SKAO mediante las técnicas de “polynomial fitting” y el análisis de componentes principales.  

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Una vez realizado este procesamiento de las imágenes, el IAA ha estimado el espectro de potencias tridimensional de la señal cosmológica de hidrógeno neutro, con el objetivo de identificar el momento clave en la historia del Universo en la que el medio interestelar e intergaláctico comenzó a reionizarse, como consecuencia de la aparición de las primeras estrellas.  

Aparte de los investigadores del CSIC, el equipo ha contado con la colaboración de científicos de la Agencia Espacial Europea (ESA), del Instituto de Astrofísico de Canarias (IAC) y de la Universidad Europea de Madrid, que han colaborado en las tareas de detección e identificación de fuentes compactas galácticas y extragalácticas, y en la interpretación de los datos interferométricos del Data Challenge. 

El papel de la comunidad española en la edición anterior del SKA Data Challenge resultó remarcable: un equipo internacional liderado desde el IAA y con soporte del SPSRC quedó en quinto lugar (de 40 participantes) y fue el único en conseguir la medalla de oro de la reproducibilidad. Este distintivo reconoció el esfuerzo de este equipo en documentar el código software generado, incluyendo herramientas para que fuera fácil de instalar, ejecutar y comprender, facilitando así que el software pueda ser reutilizado por otros equipos científicos.  

Se espera que los resultados finales de la actual edición del desafío de SKA se publiquen en los próximos meses tras la evaluación de los resultados obtenidos por los distintos equipos. 

Para más información: Observatorio del Square Kilometre Array (SKAO)

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