Pesquisa PALFA - PALFA Survey
 O logotipo da pesquisa PALFA
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| Tipo de pesquisa |
levantamento astronômico 
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| Alvo |
pulsar
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| Observações |
Telescópio Arecibo
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| Comprimento de onda | 21 centimetros
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| Local na rede Internet | www2 |
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PALFA é uma pesquisa em grande escala para pulsares de rádio a 1,4 GHz usando o telescópio Arecibo de 305 metros e os receptores multifeixe ALFA. É o maior e mais sensível levantamento do plano galáctico até hoje.
Introdução
A maioria dos avanços na astronomia do pulsar deveu-se à descoberta de novos objetos. Um grande aumento na sensibilidade da pesquisa já deu início a uma nova era de descobertas no Observatório de Arecibo.
Este aumento na sensibilidade de busca se deve, em primeiro lugar, ao receptor ALFA e aos levantamentos de pulsar que ele possibilita, que agora estão sendo realizados pelo Consórcio Pulsar usando o radiotelescópio de 305 m de Arecibo. Estimativas preliminares (veja abaixo) indicam que o levantamento do plano Arecibo Galactic usando ALFA poderia encontrar muitas centenas de novos pulsares. Em novembro de 2019, a pesquisa já havia descoberto um total de 192 novos pulsares .
A pesquisa tem como alvo as latitudes galácticas baixas (| b | ≤5 °) nos intervalos de longitude galácticos acessíveis pelo telescópio de Arecibo (32 ° < l <77 °) e 168 ° < l <214 °). Após a conclusão, espera-se encontrar centenas de novos pulsares. Os destaques da pesquisa incluem as descobertas do segundo pulsar binário mais relativístico conhecido, PSR J1906 + 0746, e o primeiro pulsar binário excêntrico de milissegundos no plano galáctico, PSR J1903 + 0327. Além disso, PALFA produziu a primeira descoberta de pulsar por computação voluntária , PSR J2007 + 2722, por meio do projeto de computação distribuída Einstein @ Home . As descobertas incluem todas as variedades conhecidas de estrelas de nêutrons movidas por rotação : pulsares de milissegundos, binários relativísticos, pulsares jovens moderadamente reciclados, normais e energéticos. Quatorze dos objetos ALFA foram identificados por meio de seus pulsos únicos intermitentes e são provavelmente transientes de rádio rotativos (RRATs). O resto foi descoberto por meio de pesquisas cegas de periodicidade. As observações de cronometragem de rádio de acompanhamento são realizadas por meio de um esforço coordenado entre Arecibo , Jodrell Bank , Greenbank e Nançay para obter soluções de cronometragem conectadas por fase para esses pulsares.
A primeira explosão rápida de rádio a ser descoberta por um telescópio diferente do radiotelescópio de Parkes foi identificada em um PALFA apontando para o anti-centro galáctico. Esta foi a primeira explosão de rádio rápida e repetitiva já descoberta.
A pesquisa PALFA é realizada por um consórcio internacional de cientistas dos Estados Unidos, Canadá, Alemanha, Holanda, Reino Unido, Austrália e França. A pesquisadora principal da pesquisa PALFA é a Prof. Victoria Kaspi da McGill University .
Aquisição de dados
Com ALFA, 47 pontos são necessários para cobrir um grau quadrado, em comparação com cerca de 330 pontos necessários para cobrir um grau quadrado com densidade semelhante com um feed de pixel único. Inicialmente, a pesquisa usou os processadores Wideband Arecibo Pulsar (WAPPs) para detectar o sinal dos sete feixes do ALFA. Estes cobrem 100 MHz de banda (com capacidade de polarização dupla), inicialmente centrado em 1420 MHz e agora em 1440 MHz. Para fins de pesquisa, espectros de 256 canais são produzidos a cada 64 microssegundos. Em 2009, a pesquisa fez a transição para novos e melhorados back-ends, os espectrômetros de banco de filtros polifásicos Mock, que são capazes de cobrir 300 MHz (de 1225 MHz a 1525 MHz, a largura de banda coberta pelo ALFA) para cada um dos sete feixes (ver detalhes especificações técnicas aqui). Isso levou a um grande aumento da sensibilidade de busca e melhores meios para lidar com toda a interferência de radiofrequência.
Processamento e armazenamento de dados
Muitas das detecções até agora foram feitas com um pacote de redução rápida que nos permite encontrar pulsares quase em tempo real. Isso é possível reduzindo a resolução espectral e de tempo por um fator de 16 e usando um cluster de computador, o Arecibo Signal Processor, para pesquisar pulsares nos dados. Esta é uma maneira agradável e rápida de detectar pulsares lentos, mas a sensibilidade aos pulsares rápidos está severamente degradada. O reprocessamento desses dados com resolução total é, computacionalmente, uma tarefa muito desafiadora, mas é essencial para detectar muitos pulsares rápidos (jovens e reciclados) até agora ocultos pelo plasma galáctico.
Espera-se que, nos próximos anos, esta pesquisa gere mais de 1000 Terabytes de dados. Os dados são armazenados no Cornell University Center for Advanced Computing . Os dados brutos de resolução total são processados independentemente por três pipelines de software.
O pipeline da Universidade Cornell conduziu pesquisa de periodicidade padrão e pesquisa de pulso único sem fazer uma pesquisa de aceleração. Ele foi executado em todos os dados WAPP arquivados no Centro de Computação Avançada da Universidade Cornell e forneceu 2,5 milhões de candidatos a sinais. A seleção desse vasto conjunto de candidatos está em andamento.
O segundo pipeline é baseado no PRESTO, um grande conjunto de software de pesquisa e análise de pulsar desenvolvido por Scott Ransom. Ele emprega uma técnica de pesquisa de aceleração de domínio de Fourier , que compensa a perda de sensibilidade de detecção em uma pesquisa de periodicidade tradicional devido a uma frequência de mudança rápida do sinal de pulsar periódico. Tal modulação de frequência pode ocorrer, por exemplo, devido ao movimento orbital de um pulsar em um binário compacto. Essa abordagem, portanto, aumenta significativamente a sensibilidade aos pulsares binários. O pipeline PRESTO é executado em clusters dedicados em várias instituições que participam da pesquisa ALFA, produzindo mais de 3 milhões de candidatos de sinal. Nos últimos dois anos, o supercomputador Guillimin, gerenciado pela McGill University como parte do CLUMEQ , processou a maioria dos dados do PALFA com o PRESTO.
Desde março de 2009, parte da capacidade de computação do Einstein @ Home é usada para analisar dados PALFA. O algoritmo Einstein @ Home é particularmente sensível a pulsares de rádio em sistemas binários compactos (tão curtos quanto 11 minutos), com uma cobertura de espaço de fase que é complementar à do pipeline PRESTO. Até o momento, ele detectou novamente 123 pulsares de rádio anteriormente conhecidos, bem como vários pulsares até então desconhecidos.
Os dados processados até agora revelaram que o ambiente de interferência de radiofrequência (RFI) em Arecibo afeta significativamente o limite de detecção da pesquisa, criando desafios imprevistos na identificação dos muitos pulsares fracos que provavelmente estão ocultos nos dados. Para resolver isso, o consórcio PALFA está desenvolvendo ativamente novas técnicas para identificação, mitigação e excisão de RFI. Também estamos implementando uma variedade de heurísticas, bem como algoritmos de aprendizado de máquina para identificar pulsares reais entre os milhões de candidatos a sinais, a maioria dos quais parece ser devido à RFI. O crescimento inevitável na incidência e variedade de RFI feita pelo homem sugere que esse problema provavelmente será importante para todas as pesquisas futuras de pulsar de rádio.
Esforços de divulgação
O Centro de Comando Remoto de Arecibo (ARCC) na Universidade do Texas em Brownsville , na Universidade de Wisconsin – Milwaukee e no Franklin & Marshall College está atualmente envolvido na pesquisa de pulsares de rádio em dados PALFA. O ARCC é um centro de pesquisa / ensino integrado que permite que alunos do ensino médio e de graduação se envolvam diretamente com a pesquisa no telescópio de Arecibo. Ferramentas baseadas na web foram desenvolvidas para que os alunos possam classificar os candidatos a pulsar criados pela análise PRESTO.