Το επόμενο έτος, ο κόσμος της αστρονομίας πρόκειται να γίνει ακόμη μεγαλύτερος με τις πρώτες λειτουργίες του Vera C. Αστεροσκοπείο Ρούμπιν. Αυτό το παρατηρητήριο μαμούθ βρίσκεται επί του παρόντος υπό κατασκευή στην κορυφή Cerro Pachón, ένα βουνό ύψους σχεδόν 9.000 ποδιών στη Χιλή.
Περιεχόμενα
- Η μεγαλύτερη ψηφιακή κάμερα στον κόσμο
- Βλέποντας την ευρύτερη εικόνα
- Μια βαθιά, μεγάλη έρευνα ουρανού
Το αστεροσκοπείο θα στεγάσει ένα τηλεσκόπιο 8,4 μέτρων που θα συλλαμβάνει φως από μακρινούς γαλαξίες και διοχετεύστε το στη μεγαλύτερη ψηφιακή κάμερα στον κόσμο, παράγοντας απίστευτα βαθιές εικόνες του συνόλου νότιος ουρανός.
Προτεινόμενα βίντεο
Αν έχετε αναρωτηθεί ποτέ πώς οι μηχανικοί αναβαθμίζουν την τεχνολογία ψηφιακής φωτογραφικής μηχανής από κάτι αρκετά μικρό ώστε να χωράει στο τηλέφωνό σας σε κάτι αρκετά μεγάλο για να τραβήξει ολόκληρη γαλαξίες, μιλήσαμε με τον επιστήμονα του Παρατηρητηρίου Rubin Kevin Reil για να μάθουμε για αυτό το μοναδικό κομμάτι κιτ και πώς θα μπορούσε να βοηθήσει στην αποκάλυψη μερικών από τα μεγαλύτερα μυστήρια στο αστρονομία.
Σχετίζεται με
- Κοιτάξτε μέσα στη ράβδο ενός σπειροειδούς γαλαξία με φραγμούς στη νέα εικόνα του James Webb
- Δείτε τη φρίκη του ήλιου από κοντά από το ισχυρότερο ηλιακό τηλεσκόπιο του κόσμου
- Το Hubble καταγράφει μια αγγελική συγχώνευση γαλαξιών
Η μεγαλύτερη ψηφιακή κάμερα στον κόσμο
Σε βασικό επίπεδο, η κάμερα Rubin λειτουργεί με τον ίδιο τρόπο όπως μια εμπορική ψηφιακή φωτογραφική μηχανή όπως αυτή στο κινητό σας τηλέφωνο — αν και η τεχνολογία της είναι στην πραγματικότητα πιο κοντά στο αυτή των καμερών κινητών τηλεφώνων πριν από πέντε χρόνια, καθώς χρησιμοποιεί μια τεχνολογία αισθητήρων που ονομάζεται CCD αντί για CMOS, επειδή η κατασκευή της κάμερας του παρατηρητηρίου ξεκίνησε 10 χρόνια πριν. Η μεγαλύτερη διαφορά είναι όσον αφορά την κλίμακα: η κάμερα του τηλεφώνου σας μπορεί να έχει ανάλυση 10 megapixel, αλλά η κάμερα Rubin έχει εντυπωσιακά 3.200 megapixel.
Για να σας δώσω μια πιο απτή ιδέα για το πώς θα έμοιαζαν τα 3.200 megapixel, θα χρειαζόταν 378 4Κ οθόνες τηλεόρασης για προβολή μιας εικόνας σε πλήρες μέγεθος, σύμφωνα με το Εθνικό Εργαστήριο Επιταχυντή SLAC, το οποίο κατασκευάζει την κάμερα. Αυτό το είδος ανάλυσης θα σας επέτρεπε να δείτε μια μπάλα του γκολφ από 15 μίλια μακριά.
Για να επιτευχθεί αυτό το είδος ανάλυσης, κάθε στοιχείο του υλικού της κάμερας πρέπει να σχεδιαστεί και να κατασκευαστεί με εξαιρετική ακρίβεια. Ένα εξάρτημα της κάμερας που απαιτεί ιδιαίτερα προσεκτική κατασκευή είναι οι φακοί. Υπάρχουν τρεις φακοί που βοηθούν στη διόρθωση τυχόν εκτροπών στα εισερχόμενα σήματα και ο καθένας πρέπει να έχει μια τέλεια επιφάνεια χωρίς ελαττώματα.
Αυτό είναι ακόμη πιο δύσκολο να επιτευχθεί από την ακρίβεια που απαιτείται για τους καθρέφτες των τηλεσκοπίων, καθώς και οι δύο πλευρές του φακού πρέπει να γυαλιστούν εξίσου. «Η πρόκληση είναι, τώρα, αντί για μια επιφάνεια για έναν καθρέφτη, έχετε δύο επιφάνειες που πρέπει να είναι τέλειες», εξήγησε ο Reil. "Όλα τα οπτικά για αυτό το παρατηρητήριο - οι φακοί και οι καθρέφτες - είναι κάτι που χρειάζονται χρόνια για να δημιουργηθούν."
Η απόκτηση των τέλειων φακών δεν είναι καν το πιο δύσκολο μέρος του είδους κιτ που απαιτείται για ένα τέτοιο τηλεσκόπιο. «Είναι μια γνωστή τεχνολογία», είπε ο Reil. «Είναι δύσκολο, αλλά υπάρχουν εταιρείες που ξέρουν πώς να κατασκευάζουν αυτούς τους φακούς».
Εκεί που η κάμερα Rubin πιέζει σε πολύ πιο σπάνια πατημένο έδαφος είναι οι αισθητήρες της. Με μια τόσο εξαιρετικά υψηλή ανάλυση 3.200 megapixel, οι 189 αισθητήρες της κάμερας πρέπει να τοποθετηθούν σε μια συστοιχία και να τροποποιηθούν μέχρι να φτάσουν στις ακριβείς προδιαγραφές. Κάθε ένας από αυτούς τους αισθητήρες έχει 16 κανάλια, δηλαδή 3.024 κανάλια συνολικά.
«Για μένα προσωπικά, η μεγαλύτερη πρόκληση ήταν οι αισθητήρες», είπε ο Reil. «Να έχουμε 16 κανάλια ανάγνωσης και 189 αισθητήρες και να τα διαβάζουμε όλα ταυτόχρονα. Έτσι, η απόκτηση δεδομένων και η πραγματοποίηση των αισθητήρων να πληρούν τις απαιτήσεις.”
Αυτές οι απαιτήσεις για τους αισθητήρες αφορούν πράγματα όπως ένα πολύ χαμηλό επίπεδο θορύβου ανάγνωσης - αυτή είναι η κοκκώδης υφή που θα δείτε όταν τραβάτε μια φωτογραφία στο σκοτάδι χρησιμοποιώντας το κινητό σας τηλέφωνο. Για να ελαχιστοποιηθεί αυτός ο θόρυβος, ο οποίος θα διαταράσσει τις αστρονομικές παρατηρήσεις, οι αισθητήρες ψύχονται στους μείον 150 βαθμούς Φαρενάιτ. Αλλά ακόμη και αυτό μπορεί να βοηθήσει τόσο πολύ, επομένως οι αισθητήρες πρέπει να κατασκευαστούν πολύ προσεκτικά για να μειωθεί ο θόρυβος ανάγνωσης - κάτι που μόνο λίγες εταιρείες στον κόσμο μπορούν να κάνουν.
Ένα άλλο ζήτημα είναι το εστιακό επίπεδο της κάμερας, το οποίο έχει να κάνει με το πώς εστιάζει η κάμερα. Για να παραμείνει αυτό το επίπεδο εντελώς επίπεδο, μέσα σε λίγα μικρά, οι αισθητήρες πρέπει να τοποθετηθούν σε μια σχεδία από καρβίδιο του πυριτίου και στη συνέχεια να εγκατασταθούν στην κάμερα.
Ένας βασικός τρόπος με τον οποίο η κάμερα σε ένα τηλεσκόπιο διαφέρει από μια τυπική ψηφιακή φωτογραφική μηχανή είναι η χρήση φίλτρων. Αντί να καταγράφουν έγχρωμες εικόνες, οι τηλεσκοπικές κάμερες λαμβάνουν στην πραγματικότητα ασπρόμαυρες εικόνες σε διαφορετικά μήκη κύματος. Αυτές οι εικόνες μπορούν στη συνέχεια να συνδυαστούν με διαφορετικούς τρόπους για να διακρίνουν διαφορετικά αστρονομικά χαρακτηριστικά.
Για να γίνει αυτό, η κάμερα Rubin είναι εξοπλισμένη με έξι φίλτρα, καθένα από τα οποία απομονώνει διαφορετικά μήκη κύματος το ηλεκτρομαγνητικό φάσμα — από το υπεριώδες, μέσω του φάσματος του ορατού φωτός και στο υπέρυθρες. Αυτά τα φίλτρα είναι μεγάλα, στρογγυλά κομμάτια γυαλιού που πρέπει να μετακινηθούν φυσικά μπροστά από την κάμερα, έτσι ένας μηχανισμός είναι προσαρτημένος στην κάμερα για να τα εναλλάσσει μέσα και έξω ανάλογα με τις ανάγκες. Ένας τροχός περιστρέφεται γύρω από το σώμα της κάμερας, φέρνοντας το απαιτούμενο φίλτρο στην κορυφή και, στη συνέχεια, ένας βραχίονας παίρνει το φίλτρο και το σύρει στη θέση του ανάμεσα στους φακούς.
Τέλος, υπάρχει το κλείστρο. Αυτό αποτελείται από ένα σύστημα δύο λεπίδων που ολισθαίνει κατά μήκος της επιφάνειας των φακών και στη συνέχεια πίσω για να τραβήξει μια εικόνα. «Αυτό είναι εξαιρετικά ακριβές», είπε ο Ρέιλ. «Η απόσταση μεταξύ αυτών των κινούμενων λεπίδων και του φακού νούμερο τρία είναι πολύ, πολύ κοντά». Αυτό απαιτεί προσεκτική μηχανική για να βεβαιωθείτε ότι η απόσταση είναι ακριβώς σωστή.
Βλέποντας την ευρύτερη εικόνα
Όλη αυτή η μηχανική ακριβείας θα επιτρέψει στο Rubin να είναι ένα εξαιρετικά ισχυρό αστρονομικό εργαλείο. Αλλά δεν είναι ισχυρό με τον ίδιο τρόπο όπως εργαλεία όπως το διαστημικό τηλεσκόπιο Hubble ή το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb, τα οποία έχουν σχεδιαστεί για να κοιτάζουν πολύ μακρινά αντικείμενα. Αντίθετα, ο Ρούμπιν θα κοιτάξει ολόκληρα τεράστια κομμάτια του ουρανού, κοιτάζοντας ολόκληρο τον ουρανό πολύ γρήγορα.
Θα ερευνά ολόκληρο τον νότιο ουρανό μία φορά την εβδομάδα, επαναλαμβάνοντας αυτή την εργασία ξανά και ξανά και συλλέγοντας περίπου 14 terabytes δεδομένων κάθε βράδυ. Έχοντας τέτοιες τακτικά ενημερωμένες εικόνες, οι αστρονόμοι μπορούν να συγκρίνουν τι συνέβη σε ένα συγκεκριμένο σημείο του ουρανού την περασμένη εβδομάδα με τι υπάρχει αυτή την εβδομάδα — και αυτό τους επιτρέπει να παρακολουθούν ταχέως εξελισσόμενα γεγονότα όπως οι σουπερνόβα, για να δουν πώς αλλάζουν χρόνος.
Το TMA μετακινείται τον Δεκέμβριο του 2022
Επομένως, δεν είναι απλώς μια πρόκληση η συλλογή όλων αυτών των δεδομένων χρησιμοποιώντας το υλικό της κάμερας, αλλά και η απόκτησή τους επεξεργάζεται πολύ γρήγορα, ώστε να μπορεί να διατεθεί εγκαίρως στους αστρονόμους ώστε να δουν τα νέα γεγονότα ως έχουν συμβαίνει.
Και τα δεδομένα θα δημοσιοποιηθούν επίσης. Θα μπορείτε να επιλέξετε οποιοδήποτε αντικείμενο στον νότιο ουρανό και να τραβήξετε εικόνες αυτού του αντικειμένου ή απλώς να περιηγηθείτε στα δεδομένα έρευνας που δείχνουν τον ουρανό με εκπληκτική λεπτομέρεια.
Μια βαθιά, μεγάλη έρευνα ουρανού
Εκτός από το ότι είναι μια πηγή για τους αστρονόμους που εξετάζουν πώς αλλάζει ένα συγκεκριμένο αντικείμενο με την πάροδο του χρόνου, το Παρατηρητήριο Rubin θα είναι επίσης σημαντικό για τον εντοπισμό αντικειμένων κοντά στη Γη. Αυτοί είναι αστεροειδείς ή κομήτες που έρχονται κοντά στη Γη και θα μπορούσαν δυνητικά να απειλήσουν τον πλανήτη μας, αλλά που μπορεί να είναι δύσκολο να εντοπιστούν επειδή κινούνται στον ουρανό τόσο γρήγορα.
Με τον μεγάλο καθρέφτη και το οπτικό του πεδίο, το Παρατηρητήριο Ρούμπιν θα μπορεί να αναγνωρίσει αντικείμενα που έρχονται ιδιαίτερα κοντά στη Γη και ονομάζονται δυνητικά επικίνδυνα αντικείμενα. Και επειδή αυτά τα δεδομένα ανανεώνονται συχνά, θα πρέπει να μπορούν να επισημαίνουν αντικείμενα που χρειάζονται περαιτέρω μελέτη για να τα παρατηρήσουν άλλα τηλεσκόπια.
Αλλά η μεγαλύτερη συνεισφορά του αστεροσκοπείου μπορεί να είναι στη μελέτη της σκοτεινής ύλης και της σκοτεινής ενέργειας. Στην πραγματικότητα, το αστεροσκοπείο πήρε το όνομά του από την Αμερικανίδα αστρονόμο Vera C. Rubin, η οποία ανακάλυψε τα πρώτα στοιχεία της σκοτεινής ύλης μέσω των παρατηρήσεών της στους γαλαξίες τις δεκαετίες του 1960 και του 1970.
Το Παρατηρητήριο Rubin θα είναι σε θέση να διερευνήσει τη μυστηριώδη ουσία της σκοτεινής ύλης κοιτάζοντας το σύμπαν σε πολύ μεγάλη κλίμακα.
«Για να δεις πραγματικά τη σκοτεινή ύλη — δεν μπορείς», εξήγησε ο Ρέιλ. "Αλλά για να μελετήσετε πραγματικά τη σκοτεινή ύλη, πρέπει να κοιτάξετε την κλίμακα του γαλαξία."
Βλέποντας πόσο γρήγορα περιστρέφονται τα αστέρια γύρω από την άκρη ενός γαλαξία, μπορείτε να υπολογίσετε πόση μάζα πρέπει να υπάρχει μεταξύ αυτών των αστεριών και του γαλαξιακού κέντρου. Όταν το κάνουμε αυτό, η μάζα που μπορούμε να δούμε δεν είναι αρκετή για να εξηγήσει αυτές τις περιστροφές - «ούτε καν αρκετά κοντά», είπε ο Reil. Άρα λείπει μια ποσότητα μάζας που πρέπει να εξηγήσουμε. «Αυτή είναι η σκοτεινή ύλη», προσθέτει.
Μια παρόμοια αρχή ισχύει για ολόκληρα σμήνη γαλαξιών. Παρατηρώντας τις τροχιές των γαλαξιών μέσα σε αυτά τα σμήνη, τα οποία ο Ρούμπιν θα μπορεί να παρατηρήσει με το ευρύ οπτικό του πεδίο, οι παρατηρήσεις θα αποκτήσουν ένα νέο επίπεδο στατιστικής ισχύος. Και να μελετήσουμε το σχετικό φαινόμενο της σκοτεινής ενέργειας, ενός υποθετικού τύπου ενέργειας που εξηγεί το ρυθμό της διαστολή του σύμπαντος, οι αστρονόμοι μπορούν να συγκρίνουν την υπολογισμένη μάζα των μεγάλων αντικειμένων με την παρατηρούμενη μάζα.
«Μπορείτε να δείτε κάθε σμήνος γαλαξιών που υπάρχει και δεν μπορείτε να πάρετε περισσότερα στατιστικά στοιχεία από ό, τι παίρνετε από ολόκληρο τον ουρανό», είπε ο Reil. "Υπάρχουν πραγματικά πλεονεκτήματα από το να έχεις όλα τα δεδομένα διαθέσιμα για το θέμα σε σχέση με το μικρό οπτικό πεδίο."
Συστάσεις των συντακτών
- Μέσα στο τρελό σχέδιο να συλλέξουμε και να φέρουμε στο σπίτι λίγη από την ατμόσφαιρα της Αφροδίτης
- Ο James Webb και το Keck Observatory βλέπουν σύννεφα στο φεγγάρι του Κρόνου, τον Τιτάνα
- Να τι θα βάλει στο στόχαστρο το διαστημικό τηλεσκόπιο James Webb στη συνέχεια
- Ο μεγαλύτερος κομήτης που έχουμε δει ποτέ έρχεται στο δρόμο μας, αλλά μην ανησυχείτε
- Ένας από τους πρώτους στόχους του James Webb είναι ο Δίας. Να γιατί
