NSF NOIRLab testa ecosistema per avvisi di Rubin

NSF NOIRLab ha dimostrato con successo l’utilizzo completo del suo ecosistema di monitoraggio in tempo reale, progettato per rispondere rapidamente agli avvisi generati dall’Osservatorio Vera C. Rubin NSF-DOE, finanziato congiuntamente dalla National Science Foundation (NSF) e dall’Office of Science (DOE/SC) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti. Gli avvisi provenienti da Rubin segnalano alla comunità scientifica oggetti nel cielo notturno che cambiano posizione o luminosità, come asteroidi, comete interstellari e stelle che esplodono. Data la loro natura effimera, osservazioni rapide e approfondite sono fondamentali per lo studio di questi oggetti.

NOIRLab ha sviluppato una serie di strumenti per consentire agli scienziati di dare seguito in modo rapido ed efficiente agli avvisi provenienti da Rubin. Questi strumenti includono un sistema di filtraggio degli avvisi, un gestore automatico delle richieste di osservazione, una rete di telescopi per effettuare le osservazioni e un software automatico per la riduzione dei dati. Insieme, questi strumenti costituiscono un ecosistema integrato che aiuta a elaborare i milioni di avvisi che Rubin dovrebbe generare ogni notte una volta avviato il suo Legacy Survey of Space and Time (LSST).

Per interpretare l’enorme flusso di dati proveniente da Rubin, gli scienziati si affidano a una rete di piattaforme software intelligenti note come broker. Questi sistemi utilizzano algoritmi di apprendimento automatico per filtrare, ordinare e classificare gli avvisi prima di distribuirli alla comunità scientifica.

NOIRLab gestisce uno di questi sistemi di intermediazione per la comunità scientifica: l’Arizona–NOIRLab Temporal Analysis and Response to Events System (ANTARES). Questo sofisticato software riceve avvisi da Rubin e li filtra in tempo reale, suddividendoli in categorie in base alle caratteristiche dell’oggetto. Gli scienziati possono iscriversi ai filtri ed essere informati di nuovi avvisi relativi a oggetti di loro interesse, che si tratti di supernove, stelle variabili, oggetti che emettono luce in una specifica lunghezza d’onda o oggetti variabili situati in una determinata regione del cielo.

Una volta filtrati gli avvisi, ANTARES li invia a un altro strumento software sviluppato da NOIRLab, chiamato Gemini Observation and Analysis of Targets System (GOATS). GOATS è stato sviluppato dal Science User Support Department (SUSD) dell’Osservatorio Internazionale Gemini, finanziato in parte dalla NSF e gestito da NSF NOIRLab. Questa interfaccia basata su browser consente la selezione degli oggetti da monitorare e invia automaticamente le richieste di osservazione a una rete di telescopi chiamata Astronomical Observatory Event Network (AEON).

AEON è una collaborazione di telescopi situati in tutto il mondo, tra cui: il telescopio NSF Víctor M. Blanco da 4 metri presso l’Osservatorio Interamericano NSF Cerro Tololo (CTIO) in Cile, un programma di NSF NOIRLab; il telescopio SOAR da 4,1 metri situato sul Cerro Pachón in Cile e gestito da CTIO; il telescopio Gemini South in Cile e il telescopio Gemini North alle Hawaii; e la rete globale di telescopi che costituiscono l’Osservatorio Las Cumbres [1]. L’Osservatorio Las Cumbres esegue il software di pianificazione robotizzata che AEON utilizza per gestire le richieste di osservazione in arrivo per SOAR e Blanco.

Dopo il completamento delle osservazioni, l’elaborazione dei dati inizia automaticamente tramite pipeline specifiche del telescopio o, nel caso di Gemini, direttamente su GOATS tramite il software DRAGONS integrato [2]. In entrambi i casi, l’ecosistema di follow-up integrato di NOIRLab consente agli scienziati di accedere rapidamente ai risultati elaborati, classificare l’oggetto e decidere se sono necessarie ulteriori osservazioni.

Durante la corsa end-to-end, il team ha seguito un totale di 18 allarmi provenienti da Rubin che sono stati segnalati da ANTARES come probabilmente supernove. Gli strumenti utilizzati durante le osservazioni erano la Dark Energy Camera (DECam) da 570 megapixel fabbricata dal DOE, montata sul telescopio Blanco, lo spettrografo Goodman montato su SOAR e gli spettrografi multi-oggetto Gemini (GMOS) montati sia sul telescopio Gemini North che sul Gemini South [3].

Per facilitare la classificazione, sono state acquisite ulteriori immagini degli oggetti con i telescopi da 1 e 2 metri dell’Osservatorio di Las Cumbres. Ciò ha permesso al team di costruire curve di luce, che mostrano come la luminosità dell’oggetto varia nel tempo.

“Questo è senza dubbio un momento di grande orgoglio per NOIRLab e per tutte le persone che vi sono state coinvolte nel corso degli anni”, afferma Monika Soraisam, responsabile scientifica del progetto GOATS. “È davvero gratificante vedere come tutti i pezzi si siano incastrati alla perfezione per far funzionare l’intero sistema dall’inizio alla fine.”

“La comunità che si occupa di osservazioni nel dominio del tempo, incluso NOIRLab, ha lavorato per oltre dieci anni alla costruzione dell’infrastruttura necessaria per un follow-up efficiente degli allarmi Rubin, ed è molto gratificante vedere l’intero ecosistema funzionare come avevamo previsto”, afferma Bryan Miller, responsabile dello sviluppo delle operazioni scientifiche presso l’Osservatorio Gemini. “Le lezioni apprese da questa dimostrazione saranno utilizzate per migliorare i sistemi che forniremo alla comunità.”

Le osservazioni di follow-up condotte durante la campagna di osservazione hanno portato alla classificazione di una supernova di tipo II, derivante dall’esplosione di una stella massiccia che conserva ancora un involucro esterno ricco di idrogeno, una candidata supernova di tipo Ic, anch’essa derivante dall’esplosione di stelle massicce ma dopo che queste hanno perso i loro strati esterni, e due supernovae di tipo Ia, dovute all’esplosione di nane bianche e utilizzate per misurare il tasso di espansione dell’Universo.

Il successo dell’intero ecosistema di monitoraggio dimostra come la comunità scientifica globale utilizzerà i dati di Rubin per studiare l’Universo come mai prima d’ora. Durante tutto il periodo di LSST, gli scienziati saranno avvisati della presenza di miliardi di oggetti in movimento nel cielo dell’emisfero australe. Grazie a un monitoraggio rapido e coordinato, saranno in grado di studiarli prima che scompaiano o escano dal nostro campo visivo.

“Un follow-up rapido ed efficiente all’interno di un ecosistema integrato di strutture è fondamentale per migliorare e arricchire la ricerca scientifica condotta con i dati LSST”, afferma César Briceño, direttore di SOAR.

“Il valore aggiunto derivante da un follow-up così tempestivo consente ai ricercatori di sfruttare appieno il tesoro di scoperte che LSST porterà alla luce”, afferma Steve Heathcote, direttore del CTIO.

“Questo è un momento davvero emozionante”, aggiunge Chris Davis, direttore del programma NSF per NOIRLab. “Questo nuovo sistema trasformerà l’astronomia nel dominio del tempo e porterà senza dubbio a innumerevoli nuove ed entusiasmanti scoperte.”

Note
[1] La NSF ha recentemente finanziato AEON+, attraverso una sovvenzione guidata da Las Cumbres, al fine di espandere l’infrastruttura della struttura AEON ad altri telescopi e attraverso lo spettro delle lunghezze d’onda.

[2] Gli spettri di SOAR vengono elaborati utilizzando la pipeline live di SOAR Goodman. I dati di DECam e dell’Osservatorio di Las Cumbres vengono elaborati utilizzando le rispettive pipeline di elaborazione delle immagini.

[3] Per effettuare le osservazioni, Gemini ha utilizzato una versione di sviluppo del suo futuro sistema di osservazione, la Gemini Program Platform.

Fonte: NOIRLab