Największy aparat cyfrowy w dziejach astronomii już gotowy

W ośrodku badawczym Stanford Linear Accelerator Center (SLAC) kończy się budowa największego aparatu cyfrowego, jaki kiedykolwiek zbudowano na potrzeby obserwacji astronomicznych – informuje strona internetowa ośrodka.

Po dwudziestu latach pracy naukowcy i inżynierowie ze SLAC National Accelerator Laboratory przy Departamencie Energii oraz ich współpracownicy świętują ukończenie budowy kamery Legacy Survey of Space and Time (LSST). Kamera ta ma rozdzielczość 3,2 gigapiksela (3200 megapikseli), czyli 3,2 miliarda elementów obrazu - pikseli.

Docelowo LSST ma zostać zainstalowana na teleskopie Simonyi Survey Telescope w obserwatorium w Chile. Obserwatorium zbudowano na liczącej 2300 metrów górze Cerro Pachon w Andach, w okolicy o czystym powietrzu, zwykle bezchmurnej pogodzie i odległej od miast, których światła zakłócałyby obserwacje. Dzięki nowej aparaturze badacze chcą lepiej zrozumieć ciemną materię, ciemną energię i inne tajemnice Wszechświata, w tym budowę naszej Galaktyki oraz Układu Słonecznego.

„Wraz z ukończeniem unikalnej kamery LSST w SLAC i jej integracją z resztą systemów Obserwatorium Very C. Rubin w Chile, wkrótce rozpoczniemy produkcję najwspanialszego filmu wszech czasów i najbardziej pouczającej mapy nocnego nieba, jaką kiedykolwiek stworzono” – powiedział dyrektor budowy obserwatorium Rubin i profesor Washington University Željko Ivezić.

Rekordowy aparat cyfrowy jest mniej więcej wielkości małego samochodu i waży około 3000 kilogramów, a przednia soczewka jego obiektywu ma 1,57 metra średnicy – to największy wysokiej jakości obiektyw, jaką kiedykolwiek wyprodukowano do tego celu. Kolejna soczewka o średnicy poniżej metra musiała zostać specjalnie zaprojektowana, aby zachować kształt i klarowność optyczną, a jednocześnie uszczelnić komorę próżniową, w której mieści się ogromna, chłodzona do bardzo niskiej temperatury matryca aparatu, zbudowana z 201 indywidualnie zaprojektowanych czujników CCD. Matryca jest tak płaska, że odchylenie od jej płaszczyzny nie przekracza jednej dziesiątej szerokości ludzkiego włosa, a same piksele mają szerokość zaledwie 10 mikronów.

Najważniejszą cechą kamery jest jej rozdzielczość - do wyświetlenia tylko jednego z obrazów w pełnym rozmiarze potrzeba byłoby setek telewizorów o ultrawysokiej rozdzielczości. „Uzyskane obrazy są tak szczegółowe, że można by rozróżnić piłeczkę golfową z odległości około 40 kilometrów, pokrywając obszar nieba siedem razy szerszy niż Księżyc w pełni. Te zdjęcia miliardów gwiazd i galaktyk pomogą odkryć tajemnice wszechświata” - powiedział profesor SLAC i zastępca dyrektora obserwatorium Aaron Roodman.

Po uruchomieniu głównym zadaniem kamery będzie mapowanie pozycji i pomiar jasności ogromnej liczby obiektów nocnego nieba. Z tego katalogu badacze mogą uzyskać mnóstwo informacji. Być może najważniejsze będzie szukanie oznak słabego soczewkowania grawitacyjnego, subtelnego zaginania przez masywne galaktyki ścieżek, którymi dociera do nas światło z innych, bardzo odległych galaktyk. Słabe soczewkowanie ma miejsce, gdy obraz soczewkowanego obiektu jest jedynie nieco przesunięty i zniekształcony wskutek ugięcia promieni świetlnych na niejednorodnościach w rozkładzie materii między źródłem a obserwatorem. Badając je można uzyskać informacje dotyczące rozkładu masy we Wszechświecie i tego, jak zmienia się on w czasie, co pomoże kosmologom zrozumieć, w jaki sposób ciemna energia napędza ekspansję Wszechświata.

Naukowcy mają też nadzieję stworzyć znacznie dokładniejszy spis wielu małych obiektów w Układzie Słonecznym. Według wstępnych szacunków projekt może zwiększyć liczbę znanych obiektów 10-krotnie, co może doprowadzić do nowego zrozumienia procesu powstawania naszego Układu Słonecznego i być może pomóc w identyfikacji zagrożeń ze strony asteroid, które nadmiernie zbliżyły się do naszej planety. Naukowcy przyjrzą się także, jak umierają gwiazdy lub jak materia wpada do supermasywnych czarnych dziur w centrach galaktyk.

Do laboratoriów partnerskich, które wniosły wiedzę i technologię w realizację projektu LSST, należą Brookhaven National Laboratory, gdzie powstała matryca cyfrowa, Lawrence Livermore National Laboratory, które wraz ze swoimi partnerami przemysłowymi zaprojektowało i zbudowało obiektywy do aparatu oraz Narodowy Instytut Fizyki Jądrowej i Cząstek przy Narodowym Centrum Badań Naukowych (IN2P3/CNRS) we Francji, który przyczynił się do zaprojektowania czujnika i elektroniki oraz zbudował system wymiany filtrów aparatu, który umożliwi obserwacje w sześciu oddzielnych pasmach - od ultrafioletu do podczerwieni.(PAP)

Autor: Paweł Wernicki