Supermaskin skal løse universets gåter

Merk deg navnet Square Kilometre Array. Eller bare kallenavnet SKA. Dersom det går som verdens vitenskapsmenn, IBM og Nederlands nasjonale institutt for radioastronomi (Astron) vil, blir dette oppfinnelsen som løser universets største gåte. Hvordan det hele startet.

Maskinen vil, ifølge Wikipedia, også sette Einsteins generelle relativitetsteori på ekstreme tester samt undersøke galakser, hva mørk materie og energi egentlig er og ikke minst om det finnes utenomjordisk liv.

Høres for utrolig ut til å være sant, nærmest umulig? Et slikt system vil tross alt ha behov for en dataarkitektur og dataoverføring langt over den kapasiteten dagens ledende teknologi kan by på.

Verdens kraftigste datamaskin

Vel, IBM hevder at datamaskinen, som kalles Dome, er en million ganger kraftigere enn dagens kraftigste datamaskin, og vil være i stand til å kverne over en exabyte data om dagen, altså mer enn en trillion bytes data.

- Hvis du tar hele klodens internettrafikk i løpet av et døgn og ganger det med to, da er du i nærheten av hva Square Kilometre Array vil samle av data hver dag, sier IBMs Ton Engbersen i en offisiell kommentar.

- Dette er Big Data-analyse på sitt mest ekstreme. Med Dome vil vi starte ett av de mest dataintensive forskningsprosjektene som noensinne har blitt planlagt, og som på sikt vil ha langt flere bruksområder enn forskningen innen radioastronomi.

Det vil kun bli mulig å håndtere de enorme mengdene data fra SKAs antennesystemer ved å basere den overordnede designen på arkitektur som er langt mer videreutviklet enn dagens datasystemer.

Forskerne ved Astron og IBM vil mer spesifikt undersøke avanserte akseleratorer og 3D-brikker for mer energieffektiv datakraft. De vil også undersøke nye optiske interconnect-teknologier, nanofotonikk for å optimisere store dataoverføringer og lagringssystemer basert på neste generasjons tapesystemer.

«Ser» 13 milliarder år tilbake

For å kunne svare på de enorme spørsmålene er SKA knyttet til et gigantisk antennesystem av radioteleskop som skal kunne «se» 13 milliarder år tilbake i tid - altså tilbake til Big Bang.

Samlet vil teleskopene utgjøre en overflate på rundt én kvadratkilometer, men de skal spres utover et område omtrent på størrelse med USA. Systemet skal være 50 ganger mer følsomt enn dagens radioenheter.

Etter planen skal byggingen av Square Kilometre Array starte i 2016, og stå ferdig i 2024.

- SKA kommer til å ha enorm betydning for hvordan vi oppfatter vår plass i universet, og hvordan vi forstår dets historie og fremtid. Vi vet vi kommer til å oppdage ting, sier midlertidig sjef for prosjektet, Michiel van Haarlem.

Kan finne utenomjordisk liv?

Vitenskapelige miljøer mener at SKA kan være i stand til å oppdage utenomjordisk liv, dersom det eksisterer, men at det vil kreve banebrytende teknologi. Teleskopsystemet skal være fintfølende nok til å oppdagen en flyplassradar 50 lysår unna.

En regner med at systemet også kan være i stand til å oppdage planeter hvor liv kan eksistere. Astrobiologer bil bruke SKA til å lete etter aminosyrer i universet ved å analysere spektrallinjer ved spesifikke frekvenser.

Det er foreløpig ikke bestemt hvor i verden SKA skal bygges, men Australia, New Zealand eller Sør-Afrika skal være de mest sannsynlige kandidatene.

Finnes flere antennesystem

SKA er et unikt prosjekt, men ikke det først i sitt slag. Tidligere i år skrev Side3 om prosjektet Event Horizon Telescope (EHT), et nytt, verdensomspennende nettverk av teleskop som for første gang skal gjøre det mulig å avbilde et sort hull, eller snarere «skyggen» av et slikt fenomen.

Også dette prosjektet skal gjøre det mulig å studere Einsteins teorier nærmere.

- Dette vil gjøre det mulig å åpne et nytt vindu i studien av den generelle relativitetsteorien, skriver forskere ved studie- og forskningssenteret MIT på nett.

Det er det sorte hullet man tror befinner seg i sentrum av vår egen galakse, forskerne håper EHT skal gjøre det mulig å fotografere. Det sorte hullet skal ha en masse fire millioner ganger vår egen sol, men er så langt unna at objektet vil synes å være på størrelse med en grapefrukt.

Event Horizon, eller hendelseshorisonten på norsk, er et punkt i romtid hvor hendelser ikke kan påvirke en observatør, og hvor gravitasjonskraften er så stor at ingenting kan unnslippe, ikke engang lyset (se også faktaboksen nede til høyre).

Hendelseshorisonten beskrives av Einstein i den generelle relativitetsteorien, det var også han som i sin tid lanserte teorien om sorte hull. Talløse studier har verifisert teorien om at det slike «hull» finnes, men ingen har noen gang klart å fotografere ett. Ikke så rart når selv ikke lys unnslipper gravitasjonen fra et slikt massivt objekt.

- For fem år siden ville en slik idé vært lite troverdig, men nå har vi teknologien til å gjøre et forsøk, sier professor Sheperd Doeleman ved MIT, ifølge avisen Daily Mail.

Vil teste Einsteins teori

Sett gjennom et teleskop vil et sorte hull bare vært en svart flekk i alt det svarte, men det skal være mulig å oppdage ett likevel.

- Støv og gass som roterer rundt et sort hull før materien suges inn, skaper en slags kosmisk trafikkork. Materien presses sammen, og friksjonen forvandler den til plasma med en temperatur på en milliard grader eller mer. Dette skaper en glød rundt et sort hull som vi kan oppdage her på jorden, sier Doeleman.

Det er dette som kalles det sorte hullets «skygge».

Det er ingen som har sett en slik skygge heller, og vitenskapen har kun en teori om at det finnes et sort hull i sentrum av galakser, basert på indirekte bevis.

Det sier seg selv at det er vanskelig å oppdage et kullsvart objekt på størrelse med en grapefrukt 26.000 lysår unna. Så for å klare dette, vil gruppen med forskere altså forvandle Jorden til et gigantisk teleskop ved å koble sammen 50 radioteleskop over hele verden.

- I hovedsak skaper vi et virtuelt teleskop med et speil som er like stort som Jorden. Hvert teleskop vi bruker kan ses på som en sølvblank del av et stort speil. Med nok slike deler, kan vi begynne å skape et bilde, forklarer Doeleman.

Ifølge Einsteins teori må skyggen rundt et sort hull være en perfekt sirkel. EHT kan dermed være en viktig test av den generelle relativitetsteorien. Dersom forskerne finner en skygge som ikke er sirkulær, tyder det på at teorien kan være feil.

Tok Einstein feil?

Dersom det skulle vise seg at EHT skulle avkrefte Einsteins påstander, vil det ikke være første gang den generelle relativitetsteorien trekkes i tvil.

De tre astrofysikerne Saul Perlmutter, Adam Riess og Brian Schmidt oppdaget nylig det som regnes som et av de største gjennombruddene i teoretisk astrofysikk på mange år, nemlig at universet akselererer - ikke sakker opp slik man tidligere har trodd.

At akselerasjonen av universet avtar er nemlig en av konsekvensene av Einsteins generelle relativitetsteori.

På bakgrunn av Einsteins teori fra 1915 har man trodd at den eneste langtrekkende naturlige kraften som kunne påvirke utviklingen av universet, var gravitasjonen. Derfor forventet man altså at galaksene ville trekke på hverandre, og dermed sakke ned farten på universets utvidelse etter big bang.

Nøyaktig hva som er feil, vet vi ennå ikke. Vi vet rett og slett ikke hva denne frastøtende kraften er, og omtaler den kun som «mørk energi».

En kan dermed stille seg spørsmålet om dette er Einsteins største feiltakelse - eller om han hadde rett hele veien.

Einstein snakket selv om en frastøtende energi. Bakgrunnen hans var at universitet verken utvidet seg eller trakk seg sammen. Dermed måtte det eksistere en kraft som motvirket gravitasjonen. Einstein snakket om «den kosmologiske konstanten».

Da Edwin Hubble oppdaget at universet ikke var statisk i 1929, men utvidet seg, trakk Einstein selv «den kosmologiske konstanten» ut av ligningene i relativitetsteorien, og omtalte siden dette for sine største feiltakelse. Med oppdagelsen av det akselererende universet, kan det imidlertid se ut til at Einstein var inne på noe.

Kilder: IBM, Daily Mail, Wikipedia, Skatelescope.org, MIT.