Vera C. Rubin Gözlemevi: Dünyanın en büyük dijital kamerası astronomi oyunun kurallarını değiştirecek

CNN
—

Kuzey Şili’deki bir dağın zirvesinde dünyanın en büyük dijital kamerası çalışmaya hazırlanıyor.

Görevi basit ama iddialı: Gece gökyüzünün tamamını en ince ayrıntısına kadar fotoğraflamak ve evrenin en derin sırlarından bazılarını ortaya çıkarmak.

Şili’nin başkenti Santiago’nun yaklaşık 300 mil (482 kilometre) kuzeyinde, 2.682 metrelik (8.800 fit) bir dağ olan Cerro Pachón’da tamamlanmak üzere olan yeni bir teleskop olan Vera C. Rubin Gözlemevi’nin içinde yer alan kameranın çözünürlüğü 3200 megapikselkabaca 300 cep telefonuyla aynı sayıda piksel ve her görüntü gökyüzünde 40 dolunaya kadar bir alanı kaplayacak.

Teleskop her üç gecede bir görünür gökyüzünün tamamını görüntüleyecek ve gökbilimcilerin hareket eden veya parlaklığı değiştiren her şeyi görmesine olanak sağlayacak binlerce görüntü üretecek. Vera Rubin’in bu sayede daha önce görmediğimiz yaklaşık 17 milyar yıldız ve 20 milyar galaksiyi keşfetmesi bekleniyor ve bu sadece başlangıç.

Gözlemevinin astronomi destek uzmanı Claire Higgs, “Robin’in yapacağı çok şey var” diyor. “Gökyüzünü daha önce hiç yapmadığımız bir şekilde keşfediyoruz ve bize sormayı bile düşünmediğimiz soruları yanıtlama yeteneği veriyoruz.”

Teleskop tam on yıl boyunca gece gökyüzünü tarayacak ve her gece 1000 görüntü çekecek. “10 yıl içinde bilimin yeni alanlarından, yeni sınıflardan, yeni tür keşiflerden bahsedeceğiz, bunları size şu anda anlatamayacağım çünkü henüz ne olduklarını bilmiyorum. bu gerçekten heyecan verici” diye ekliyor Higgs.

Yapım halinde 2015’ten beriTeleskop, adını 2016 yılında ölen ve diğer başarılarının yanı sıra, evrendeki maddenin çoğunluğunu oluşturan, bulunması zor madde olan karanlık maddenin varlığını ilk kez doğrulayan öncü Amerikalı gökbilimci Vera Rubin’den almıştır. gözlemlendi.

Proje, aralarında milyarderler Charles Simonyi ve Bill Gates’in de bulunduğu özel bağışçılar tarafından 2000’li yılların başında başlatıldı. Daha sonra Enerji Bakanlığı Bilim Ofisi ve ABD Ulusal Bilim Vakfı tarafından ortaklaşa finanse edildi; bu kurum aynı zamanda onu Kaliforniya’daki Stanford Üniversitesi tarafından yönetilen bir araştırma merkezi olan SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı ile birlikte yönetiyor.

Rubin ABD’nin ulusal bir gözlemevi olmasına rağmen, çeşitli nedenlerden dolayı diğer birçok teleskopla paylaştığı Şili And Dağları’nda yer almaktadır. Higgs, cihazların hassasiyetini azaltan ışık kirliliği ve hava nemi sorunlarına atıfta bulunarak, “Optik teleskoplar için yüksek, karanlık ve kuru bir konuma ihtiyacınız var” diyor. “Sakin, iyi anlaşılmış bir atmosfer istiyorsunuz ve Şili’deki gece gökyüzünün kalitesi olağanüstü, bu yüzden burada bu kadar çok teleskop var” diye ekliyor. “Uzak bir bölge ama aynı zamanda dağdan veri almanın sorun yaratacağı kadar da uzak değil; Robin’in güvenebileceği bir altyapı var.”

Teleskop şu anda inşaatın son aşamasında ve 2025’te faaliyete geçmesi bekleniyor. “Şu anda tüm parçaları bir araya getirmeye çalışıyoruz, ancak hepsi dağın tepesinde; bu, ulaştığımız önemli bir kilometre taşı. yaz boyunca.” Higgs diyor. “Gelecek yılın baharında bazı şeylerin gerçekleşmesini bekliyoruz; her şeyi bir araya getirmek, her şeyi hizalamak, yukarıdan aşağıya boru hatlarına ve verilere kadar tüm sistemlerin olması gerektiği gibi görünmesini ve elimizden gelen en iyi şekilde optimize edilmesini sağlamak. Bunun için onlarca yıllık Hazırlık çalışması yapıldı, ancak her şeyi çalışır hale getirene kadar bunu asla bilemezsiniz.

Birkaç aylık testlerden sonra, 2025’in sonlarında gözlemevi ilk gözlemlerini yapacak, ancak Higgs bu zaman çizelgesinde “akıcılık” olduğu konusunda uyarıyor.

Rubin’in ana görevine LSST – Antik Uzay ve Zaman Araştırması adı verilir. Higgs, “Bu, her gece güneydeki gökyüzüne baktığımız ve bunu her üç gecede bir tekrarladığımız 10 yıllık bir araştırma. Yani temelde on yıl boyunca güneydeki gökyüzünün bir filmini oluşturduk” diyor.

Kamera her 30 saniyede bir fotoğraf çekebiliyor ve bu da her 24 saatte 20 terabaytlık veri üretebiliyor; bu da ortalama bir kişinin üç yıl boyunca Netflix izlemesine veya Spotify’ı 50 yıl boyunca dinlemesine eşdeğer. Anket tamamlandığında 60 milyon gigabayttan fazla ham veri üretmiş olacak.

Ancak her fotoğrafın Şili’den Kaliforniya’ya aktarılması yalnızca 60 saniye sürecek; çünkü yapay zeka ve algoritmalar önce fotoğrafı analiz edecek, herhangi bir değişiklik veya hareket eden nesne arayacak ve herhangi bir şey bulunursa uyarı verecek.

Higgs, “Teleskopun her gece yaklaşık 10 milyon bip sesi çıkarmasını bekliyoruz” diyor. “Uyarılar gökyüzünde değişen her şeydir ve güneş sistemindeki nesneler, asteroitler ve süpernovalar gibi çok çeşitli bilimsel durumları kapsar; milyonlarca güneş sistemi yıldızının ve milyarlarca galaksinin ortaya çıkmasını bekliyoruz. Makine öğrenimi gerçekten çok önemli.”

Higgs, verilerin her yıl seçilmiş bir grup gökbilimciye açıklanacağını ve iki yıl sonra her veri setinin küresel bilim camiasının üzerinde çalışabilmesi için kamuya açıklanacağını söyledi.

Dört ana alan var araştırma Verilerin şunları kapsayacağı umulmaktadır: Güneş sisteminin bir envanterinin çıkarılması – buna birkaç yeni gök cisminin ve muhtemelen Dokuzuncu Gezegen olarak bilinen gizli bir gezegenin keşfi de dahildir; Tüm galaksimizin haritasını çıkarmak; zamanla konumlarını veya parlaklıklarını değiştiren, “geçici nesneler” adı verilen özel bir nesne sınıfını keşfetmek; Ve karanlık maddenin doğasını anlamak.

Higgs, “Robin’in harika sonuçlar elde edeceğini size söyleyebileceğim bilimin muhtemelen 10 farklı alanı vardır” diyor. “Sanırım birkaç ay içinde şimdiye kadar gözlemlenenden daha fazla Tip I süpernovaya sahip olacağız, örneğin yıldızlararası nesneler, şu anda iki adayımız var, ancak Rubin bunu ikiden birkaçın üzerine çıkaracak.”

“Birkaç şeyden istatistiksel olarak büyük bir örneklem örneğine geçeceğimiz birçok alan var ve bunun yapabileceklerinin bilimsel etkisi çok büyük.”

MIT’de fizik profesörü ve bilim tarihi profesörü David Kaiser, astronomi camiasının Vera Rubin Gözlemevi konusunda çok heyecanlı olduğunu söylüyor. Kaiser’e göre teleskop, evrenimizin en inatçı ve gizemli özelliklerinden ikisi olan karanlık madde ve karanlık enerji hakkında uzun süredir devam eden soruların aydınlatılmasına yardımcı olacak.

Kaiser şöyle açıklıyor: “Vera Rubin Gözlemevi, karanlık maddenin normal yıldız ışığının yolunu nasıl büktüğüne dayanarak gökbilimcilerin karanlık maddenin dağılımını daha önce hiç olmadığı şekilde haritalandırmasına olanak tanıyacak; bu süreç ‘yerçekimsel merceklenme’ olarak biliniyor.” “Karanlık madde evrende her yerde mevcut gibi görünüyor, ancak gece gökyüzünün geniş alanları için zaman içinde ne kadar kümelendiğini veya toplandığını belirlemek hala zor” diyor ve şunu da ekliyor: Karanlık maddenin dağılımı hakkında daha fazla veri toplayarak, Vera Gözlemevi can Rubin, astrofizikçilerin bu gözlemevinin özelliklerini keşfetmesine yardımcı oluyor.

Robin’in çözebileceği bir diğer uzun süredir devam eden kozmik gizem ise Dokuzuncu Gezegen’in arayışıdır. Kaliforniya Teknoloji Enstitüsü’nde gezegen bilimi profesörü olan ve konuyla ilgili çeşitli akademik makaleler yazan Konstantin Batygin, teleskopun yalnızca “Dokuzuncu Gezegeni doğrudan tespit etmek için gerçek bir fırsat sağlamakla kalmayıp, aynı zamanda gezegen doğrudan gözlemden kaçsa bile,” dedi. Yapının ayrıntılı haritalanması Dış güneş sisteminin dinamikleri – ve özellikle küçük nesnelerin yörüngesel dağılımı – Dokuzuncu Gezegen hipotezi için çok önemli testler sağlayacak. Kısacası Vera Rubin Gözlemevi, dış güneş sistemi anlayışımızda devrim yaratacak. ve “oyunun kurallarını değiştirecek” bir etki yaratmasının beklendiğini ekliyor.

Üniversitede öğretim görevlisi olan Kate Battle, Robin’e ilgi duymayan çok az gökbilimcinin bulunduğunu söylüyor. University College London’ın Fizik ve Astronomi Bölümü, çünkü uzayın, güneş sistemimizdeki Dünya’ya yakın asteroitleri takip eden en yerelinden evrendeki karanlık maddenin dağılımını haritalayan en büyüğüne kadar değişen boyut ölçeklerinde haritasını çıkaracak.

“Rubin gökyüzünün aynı bölgelerine tekrar tekrar dönecek, bu da astronomik geçişlerin incelenmesinde yeni bir çığır açacağı anlamına geliyor; değişen yıldızları tanımlayacak, süpernova kalıntılarını bozunurken izleyecek ve son derece yüksek enerjili gammayı izleyecek ışınlar.” Çok uzak ve çok aktif galaksiler olan kuasarların ışın patlamaları ve dönüşleri. Bunu yaparken, evrenin ve içindeki yıldızların ve galaksilerin nasıl evrimleştiğine dair benzeri görülmemiş bir anlayış sağlayacak.

Yale Üniversitesi astronomi ve fizik profesörü Priyamvada Natarajan’a göre Rubin Gözlemevi birçok alanda rekorlar kıracak ve tüm astronomi camiası ilk uçuşu bekliyor. Anket, yalnızca galaksiler, yıldız kümeleri, kuasarlar, süpernovalar ve gama ışını patlamalarından oluşan bir hazine de dahil olmak üzere yakın evrenden uzak evrene kadar pek çok temel açık soruyu aynı anda ele alacak sayısız bilimsel proje için veri sağlayacak. Ve diğer geçiş nesneleri – “Aynı zamanda, şimdiye kadar benzeri görülmemiş bir Dünya’ya yakın asteroit stoku ve Kuiper Kuşağı nesneleri (Neptün’ün yörüngesinin dışındaki buzlu nesnelerden oluşan bir bölge) ile güneş sistemi hakkındaki görüşümüzü de keskinleştirecek – kısacası, bir şeyler var.” “Ondan” yararlanabiliriz. “Herkes” diyor.

En heyecan verici keşfin, teleskopun karanlık maddenin gerçek doğasını ortaya çıkarması olacağını ekliyor. – Vera Rubin’i kesinlikle memnun edecek bir keşif.

Natarajan, “Sonuçta, bu çabayı ileriye taşıyan şey onun 1970’lerde sarmal galaksilerdeki karanlık maddeyi tespit etmeye yönelik ufuk açıcı çalışmasıydı” diyor. “Beklentiler umut verici ve devrimler kesinlikle kapıda.”