Nowy sposób analizowania obrazów z satelity Planck
Jednym z największych osiągnięć współczesnej fizyki jest rozwój kosmologii precyzyjnej – nauki o pochodzeniu i rozwoju wszechświata. Wykorzystując ciepło pozostałe po Wielkim Wybuchu, zwane mikrofalowym promieniowaniem tła (CMB), kosmolodzy dokładnie wyznaczyli ważne parametry kosmologiczne, takie jak wiek i zawartość energii wszechświata z dokładnością do dwóch miejsc po przecinku. Momentem przełomowym kosmologii precyzyjnej była zakończona sukcesem misja Planck prowadzona przez Europejską Agencję Kosmiczną (ESA), której celem było poszukiwanie sygnatur fal gęstości powstałych podczas Wielkiego Wybuchu. W porównaniu do poprzednich satelitów, Planck odznaczał się znacznie większą czułością, do tego stopnia, że nie ograniczał go szum przyrządów pomiarowych. Tak wysoka czułość generowała jednak nowe problemy, takie jak zakłócenia wynikające z błędów systematycznych przyrządów i wywołujące dezorientację promieniowanie pierwszego planu generowane przez obiekty astrofizyczne Drogi Mlecznej. Mając na względzie przyszłe misje satelitów o czułości przynajmniej dziesięciokrotnie większej niż Planck, konieczne jest opracowanie nowych metod dla przezwyciężenia tych ograniczeń. Aby tego dokonać, uczestnicy unijnego projektu BeyondPlanck opracowują całkiem nowy sposób analizy zbiorczej obrazów z satelity Planck. „Zamiast linearnie analizować zestawy danych kosmologicznych, astrofizycznych i przyrządowych, przyjęliśmy podejście iteracyjne”, opowiada Hans Kristian Eriksen, koordynator projektu. „To pozwala nam analizować pierwszy plan i wykorzystywać zebrane w ten sposób dane do kalibracji, dając lepsze dane szacunkowe promieniowania pierwszego planu, co z kolei przekłada się na poprawę kalibracji i tak dalej”. Rekordowa prędkość Choć prace nadal trwają, a kierunki badań pozostają płynne, projekt dostarczył już kilka ważnych rezultatów. Jednym z najbardziej imponujących jak dotąd efektów było wyprodukowanie pojedynczej mapy Plancka w rozdzielczości 30 GHz w zaledwie 90 sekund, łącznie z kalibracją, oszacowaniem szumu i wykonaniem samej mapy. „Trwało to krócej niż inne etapy procesu, w tym modelowanie promieniowania pierwszego planu”, tłumaczy Eriksen. „A zatem naszą pracą udowodniliśmy, że wysunięta przez nas na początku projektu hipoteza dotycząca iteracyjnej metody analizowania zebranych prób danych jest słuszna”. Przyszłe metody Skoro niezbędna infrastruktura i kod są już niemal gotowe, badacze koncentrują się na wykorzystaniu efektów prac naukowców, stosując całkiem nową metodę kompleksowej analizy obserwacji CMB. Choć zasadniczym celem projektu jest wykorzystanie tej nowej metody do wygenerowania lepszych wyników pomiarów sondy Planck, badacze są przekonani, że wnioski płynące z projektu znajdą zastosowanie w przyszłych eksperymentach. Może on nawet odegrać istotną rolę w przyszłym badaniu fal grawitacyjnych powstałych po Wielkim Wybuchu. „Wierzę, że w nadchodzącej dekadzie nasza metoda przedefiniuje dziedzinę kosmologii, dostarczając o wiele bardziej wiarygodne wyniki z rozmaitych eksperymentów”, zapewnia Eriksen. „Co ważniejsze, pozwalając na zbiorczą analizę wyników pochodzących z różnych eksperymentów nasza metoda umożliwi badaczom tworzenie pomiędzy nimi synergii w spójny sposób”.
Słowa kluczowe
BeyondPlanck, misja Planck, Europejska Agencja Kosmiczna (ESA), Wielki Wybuch, kosmologia, mikrofalowe promieniowanie tła (CMB)
