Novos dados de levantamento astronômico incluem ferramentas para análise científica online

05 de abril de 2019 | LIneA

Sloan Digital Sky Survey (SDSS) é um dos projetos astronômicos mais importantes da atualidade. Ele produziu a maior imagem colorida digital do céu, cobrindo aproximadamente 30% deste com cerca de um trilhão de pixels – seriam necessárias 500 mil TVs HD para mostrar essa imagem em sua resolução nativa (ver Figura 1 para alguns exemplos de imagens do SDSS).

Figura 1 – Imagem do SDSS em várias escalas. O painel no topo à esquerda mostra uma parte do céu centrada na galáxia Messier 33 (M33), vizinha à Via-Láctea. No meio e à direita temos ampliações sucessivas de M33, sendo a última imagem centrada numa região de formação de estrelas dentro de M33, demonstrando a resolução da imagem. Embaixo temos um mapa do céu inteiro como visto pelo SDSS, onde ficam aparente as grandes estruturas do universo, como paredes de galáxias. Créditos da imagem: Michael Blanton e SDSS.

O levantamento foi usado para identificar estrelas, galáxias e quasares, e dentre esses, alguns foram escolhidos para ter seu espectro medido com um espectrógrafo multi-fibra, onde cada fibra é posicionada sobre o objeto astronômico, conduzindo a luz até um instrumento que a dispersa em comprimento de onda – assim como as gotas da chuva dispersam a luz do Sol formando um arco-íris. Com o espectro podemos analisar a composição química das fontes astronômicas e medir sua velocidade de afastamento. No caso de galáxias, essa medida de velocidade permite estimar suas distâncias.

Outra característica de sucesso desse levantamento é a disponibilidade de seus dados para o público. A medida em que vai acumulando dados ao longo dos anos, o SDSS organiza lançamentos de dados (em inglês, Data Release, ou DR) incrementais para a comunidade, aumentando assim seu impacto científico. Essa é a quarta edição do SDSS, que envolve levantamentos galácticos (APOGEE-2) e extragalácticos (MaNGA e eBOSS), e seu 15º lançamento de dados (DR15).

LIneA disponibiliza um sítio espelho com os dados do SDSS desde o DR8. Além de servir como uma fonte de dados local para a comunidade astronômica brasileira, também serve como forma de pagamento da participação brasileira no SDSS. A vantagem de se ter um espelho no Brasil, além da proximidade dos dados, é dar maior flexibilidade aos pesquisadores, que podem requerer quotas maiores de acesso do que no sítio original, caso sua ciência necessite.

O DR15 é a terceira disponibilização de dados do Sloan Digital Sky Survey IV. Nele podemos encontrar novos cubos de dados do MaNGA com imagem de banda larga de galáxias próximas, além de seus produtos como mapas de velocidade e linhas de emissão de fluxo. Disponibiliza-se também uma nova ferramenta para visualizar e analisar os espectros, assim como os mapas de campo integrado, chamada de Marvin. No DR15 podemos acessar pela primeira vez os dados do MaNGA Stellar Library (MaStar) spectra.

Data Release contêm dados do SDSS em espectroscopia no óptico e infravermelho, além de ter imagem obtidas com filtros de banda larga. As observações do SDSS-IV são conduzidas no telescópio de 2.5-metros no Apache Point Observatory (APO) no infravermelho e óptico, como também no telescópio du Pont, em Las Campanas Observatory (LCO) para observações no infravermelho.

O SDSS-IV começou suas observações em Julho de 2014 e consiste em três programas, resumidos abaixo:

  • The extended Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (eBOSS). Ele possui um levantamento de galáxias e quasares para estruturas de grandes escalas no desvio de vermelho entre 0,6 e 3,5. Ele também possui dois subprogramas: Spectroscopy Identification of Erosita Sources (SPIDERS) e o Time Domain Spectroscopy Survey (TDSS). O primeiro investiga a natureza de fontes emissoras de raio-x, enquanto o segundo explora variações nos espectros de fontes (Figura 2).
Figura 2 – A figura mostra a cobertura do eBOSS abrangida também no DR15. Créditos da imagem: SDSS.
  • Mapping Nearby Galaxies at APO (MaNGA) usa a espectroscopia em campo integrado (do inglês Integral Field Spectroscopy, Figura 3) para estudar uma amostra representativa de aproximadamente 10.000 galáxias próximas (Figura 4). O DR15 possui novas reduções e dados do MaNGA, além de uma nova ferramenta de acesso chamada Marvin. Além disso, existem dados de um novo programa destinado a melhorar a biblioteca de espectros estelares disponível para o MaNGA (MaStarMaNGA Stellar Library).
Figura 3 – A esquerda, uma galáxia espiral vista pelo MaNGA – o hexágono mostra a cobertura espacial do instrumento. A direita, visualização das fibras do instrumento superpostas à mesma galáxia espiral. Créditos da imagem: SDSS.
Figura 4 – Os pontos roxos mostra distribuição do céu do MaNGA DR15, enquanto os pontos cinzas mostra campos potenciais. Créditos da imagem: SDSS.
  • APOGEE-2 (a segunda fase do APO Galactic Evolution Experiment , ou APOGEE) é um levantamento em grande escala da química estelar e da cinemática da Via Láctea. A espectroscopia no infravermelho de alta resolução (Figura 5) permite ao APOGEE-2 atravessar a extinção de poeira interestelar e prover um grande e uniforme banco de dados de medições estelares de alta precisão em toda a galáxia, indo do bojo até o halo (Figura 6).
Figura 5 – Espectros do APOGEE para estrelas com diferentes temperaturas, mais quentes em cima. Créditos da imagem: SDSS
Figura 6 – Números de estrelas do levantamento APOGEE. Créditos da imagem: SDSS.

Os dados podem ser acessados no site original ou no Brasil em LIneA, onde sua disponibilização envolveu as seguintes atividades técnicas:

  • Atualização do Sistema Operacional (Windows Server 2012 R2 no front-end e servidor de banco de dados);
  • Atualização do Sistema Gerenciador de Banco de Dados para a versão SQL Server 2012. Demora na obtenção desta licença ocasionou em um atraso na liberação do nosso sítio espelho;
  • Instalação e configuração da nova versão de front-end;
  • Ingestão dos dados do DR15, totalizando 13 Terabytes no servidor do banco de dados;
  • Ativação do serviço de Image Cutout, com imagens instaladas também no servidor de banco de dados;
  • Acoplamento do servidor de front-end à uma rede de 10 Gbits para acesso mais rápidos aos dados.

Em caso de dúvidas ou problemas, entre em contato com helpdesk@linea.gov.br.

LIneA é um laboratório apoiado pelo Observatório Nacional (ON), Laboratório Nacional de Computação Científica (LNCC), e pela Rede Nacional de Ensino e Pesquisa (RNP), criado com a finalidade de dar suporte à participação brasileira em levantamentos astronômicos. O INCT do e-Universo também apoia brasileiros participantes de grandes levantamentos astronômicos, incluindo o Sloan Digital Sky Survey (SDSS-IV), o Dark Energy Survey (DES), o Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), e o Large Synoptic Survey Telescope LSST.

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