Jövőre a csillagászat világa még nagyobb lesz a Vera C első műveleteivel. Rubin Obszervatórium. Ez a mamut obszervatórium jelenleg épül a Cerro Pachón csúcsán, amely egy közel 9000 láb magas hegy Chilében.
Tartalom
- A világ legnagyobb digitális fényképezőgépe
- A szélesebb képet látva
- Mély, nagy égbolt felmérés
Az obszervatórium egy 8,4 méteres távcsőnek ad majd otthont, amely távoli galaxisokból és csatornázza ezt a világ legnagyobb digitális fényképezőgépébe, és hihetetlenül mély képeket készít az egészről déli égbolt.
Ajánlott videók
Ha valaha is azon töprengett, hogy a mérnökök hogyan bővítik a digitális fényképezőgép-technológiát egy elég kicsiről, hogy elférjen a telefonban, valami elég nagyra ahhoz, hogy az egészet rögzítse galaxisokat, beszélgettünk Kevin Reillal, a Rubin Obszervatórium tudósával, hogy megtudjuk erről az egyedülálló készletről, és arról, hogyan segíthet megfejteni a világ legnagyobb titkait. csillagászat.
Összefüggő
- Kukkants be egy rácsos spirálgalaxis sávjába az új James Webb-képen
- Tekintse meg közelről a nap borzalmát a világ legerősebb napteleszkópjáról
- A Hubble galaxisok angyali összeolvadását rögzíti
A világ legnagyobb digitális fényképezőgépe
Alapvetően a Rubin fényképezőgép ugyanúgy működik, mint egy kereskedelmi digitális fényképezőgép, mint amilyen a mobiltelefonjában van – bár technológiája valójában közelebb áll a az öt évvel ezelőtti mobiltelefon-kameráké, ugyanis a CMOS helyett a CCD nevű szenzortechnológiát használja, ugyanis az obszervatóriumi kamera építése 10 éve kezdődött. ezelőtt. A legnagyobb különbség a léptékben van: a telefon kamerájának felbontása lehet 10 megapixeles, de a Rubin kamera észbontó 3200 megapixeles.
Ahhoz, hogy kézzelfoghatóbb képet kapj arról, hogyan néz ki a 3200 megapixel, 378-ra lenne szükség. 4K TV-képernyők egy kép teljes méretben történő megjelenítéséhez, alapján a kamerát építő SLAC National Accelerator Laboratory. Ez a fajta felbontás lehetővé tenné, hogy egy golflabdát 15 mérföld távolságból lásson.
Az ilyen felbontás eléréséhez a kamera hardverének minden elemét rendkívüli precizitással kell megtervezni és gyártani. A fényképezőgép egyik különösen gondos gyártást igénylő alkatrésze az objektívek. Három lencse található a bejövő jelek aberrációinak kijavítására, és mindegyiknek tökéletesen foltmentes felülettel kell rendelkeznie.
Ezt még nehezebb elérni, mint a teleszkóptükrökhöz szükséges pontosságot, mivel a lencse mindkét oldalát egyformán kell polírozni. „A kihívás az, hogy a tükör egy felülete helyett két olyan felület van, amelyeknek tökéletesnek kell lenniük” – magyarázta Reil. „A csillagvizsgáló összes optikája – a lencsék és a tükrök – olyan dolgok, amelyek létrehozása évekig tart.”
A tökéletes lencsék beszerzése nem is a legnehezebb része egy ilyen teleszkóphoz szükséges készletnek. „Ez egy ismert technológia” – mondta Reil. "Nehéz, de vannak olyan cégek, amelyek tudják, hogyan kell ezeket a lencséket elkészíteni."
A Rubin kamera sokkal ritkábban kitaposott talajba nyomul, az a szenzorai. A rendkívül nagy, 3200 megapixeles felbontás mellett a kamera 189 érzékelőjét egy tömbbe kell rendezni, és addig kell finomítani, amíg el nem érik a szigorú specifikációkat. Mindegyik érzékelő 16 csatornával rendelkezik, tehát összesen 3024 csatorna.
„Számomra a legnagyobb kihívást az érzékelők jelentik” – mondta Reil. „Hogy legyen 16 kiolvasó csatorna és 189 érzékelő, és mindegyiket egyszerre olvassuk ki. Tehát az adatgyűjtés, és az érzékelők valóban megfelelnek a követelményeknek.”
Az érzékelőkkel szemben támasztott követelmények olyan dolgokra vonatkoznak, mint például az olvasási zaj nagyon alacsony szintje – ez az a szemcsés textúra, amelyet akkor fog látni, amikor sötétben fényképez a mobiltelefonjával. Ennek a zajnak a minimalizálása érdekében, amely megzavarná a csillagászati megfigyeléseket, az érzékelőket mínusz 150 Fahrenheit-fokra hűtik. De még ez is csak sokat segíthet, ezért az érzékelőket nagyon körültekintően kell gyártani az olvasási zaj csökkentése érdekében – erre a világon csak néhány cég képes.
Egy másik probléma a kamera fókuszsíkjával van, ami a kamera fókuszálásához kapcsolódik. Ahhoz, hogy ez a sík néhány mikronon belül teljesen síkban maradjon, az érzékelőket szilícium-karbidból készült tutajra kell szerelni, majd be kell helyezni a kamerába.
A távcső kamerája a szűrők használatában különbözik a tipikus digitális fényképezőgépektől. A teleszkópos kamerák ahelyett, hogy színes képeket készítenének, valójában fekete-fehér képeket készítenek különböző hullámhosszokon. Ezeket a képeket azután különböző módokon kombinálhatjuk a különböző csillagászati jellemzők kiemeléséhez.
Ehhez a Rubin kamera hat szűrővel van felszerelve, amelyek mindegyike különböző hullámhosszúságú az elektromágneses spektrum - az ultraibolya sugárzástól a látható fény spektrumán át a infravörös. Ezek a szűrők nagy, kerek üvegdarabok amelyeket fizikailag a kamera elé kell mozgatni, így a kamerához egy mechanizmust kell csatlakoztatni, amely szükség szerint ki-be cserélheti őket. A kamera teste körül egy kerék forog, a szükséges szűrőt a tetejére viszi, majd egy kar fogja a szűrőt és a helyére csúsztatja az objektívek közé.
Végül ott van a redőny. Ez egy kétpengés rendszerből áll, amely a lencsék felületén, majd visszacsúsztatva rögzíti a képet. – Ez rendkívül pontos – mondta Reil. "A távolság a mozgó pengék és a harmadik számú lencse között nagyon-nagyon közel van." Ez gondos tervezést igényel, hogy megbizonyosodjon arról, hogy a távolság pontosan megfelelő.
A szélesebb képet látva
Mindezen precíziós tervezés lehetővé teszi, hogy a Rubin rendkívül erős csillagászati eszköz legyen. De nem olyan erős, mint az olyan eszközök, mint a Hubble Űrteleszkóp vagy a James Webb Űrteleszkóp, amelyeket nagyon távoli objektumok megtekintésére terveztek. Ehelyett Rubin egész hatalmas égboltdarabokat fog nézni, és nagyon gyorsan felméri az egész eget.
Hetente egyszer felméri a teljes déli eget, újra és újra megismétli ezt a feladatot, és körülbelül 14 terabájtnyi adatot gyűjt be minden este. A rendszeresen frissített képek birtokában a csillagászok összehasonlíthatják az égbolt egy adott foltjában múlt héten történteket mi van ezen a héten – és ez lehetővé teszi számukra, hogy elkapják a gyorsan fejlődő eseményeket, például a szupernóvákat, hogy lássák, hogyan változnak idő.
A TMA átköltözik 2022. december
Tehát nem csak az összes adat összegyűjtése a kamera hardverével jelent kihívást, hanem az adatok megszerzése is nagyon gyorsan dolgozzák fel, így időben elérhetővé tehetik a csillagászok számára, hogy lássák az új eseményeket esemény.
És az adatokat nyilvánosan is elérhetővé teszik. Kiválaszthat bármilyen objektumot a déli égbolton, és képeket készíthet arról, vagy egyszerűen böngészhet az égboltot bemutató felmérési adatok között. lenyűgöző részletességgel.
Mély, nagy égbolt felmérés
A Rubin Obszervatórium amellett, hogy egy adott objektum időbeli változásait vizsgáló csillagászok forrása, fontos lesz a Föld-közeli objektumok azonosításában is. Ezek olyan aszteroidák vagy üstökösök, amelyek közel kerülnek a Földhöz, és potenciálisan veszélyeztethetik bolygónkat, de nehéz észrevenni őket, mert olyan gyorsan mozognak az égen.
A Rubin Obszervatórium nagy tükrével és látómezőjével képes lesz azonosítani a Földhöz különösen közel eső objektumokat, amelyeket potenciálisan veszélyes tárgyaknak neveznek. És mivel ezeket az adatokat gyakran frissítik, képesnek kell lennie megjelölni azokat az objektumokat, amelyek további vizsgálatra szorulnak, hogy más teleszkópok megfigyelhessék.
De az obszervatórium legnagyobb hozzájárulása lehet a sötét anyag és a sötét energia tanulmányozása. Valójában az obszervatórium Vera C. amerikai csillagászról kapta a nevét. Rubin, aki az 1960-as és 1970-es években galaxismegfigyelései révén fedezte fel a sötét anyag első bizonyítékát.
A Rubin Obszervatórium képes lesz a sötét anyag titokzatos anyagának szondázására az univerzum igen nagy léptékű szemlélésével.
– Valóban látni a sötét anyagot – hát nem lehet – magyarázta Reil. "De a sötét anyag tanulmányozásához meg kell nézni a galaxis léptékét."
Ha megnézi, milyen gyorsan forognak a csillagok egy galaxis széle körül, akkor kiszámíthatja, mekkora tömegnek kell lennie a csillagok és a galaktikus középpont között. Amikor ezt tesszük, a látható tömeg nem elegendő ahhoz, hogy megmagyarázza ezeket a forgásokat – „még közel sem eléggé” – mondta Reil. Tehát hiányzik a tömeg, amit meg kell magyaráznunk. „Ez a sötét anyag” – teszi hozzá.
Hasonló elv érvényes a galaxisok egész halmazaira is. A galaxisok ezen halmazokon belüli pályáinak megfigyelésével, amelyeket Rubin széles látómezőjével képes lesz megfigyelni, a megfigyelések új statisztikai erőt kapnak. És hogy tanulmányozzuk a sötét energia ehhez kapcsolódó jelenségét, egy hipotetikus energiatípust, amely megmagyarázza annak mértékét A világegyetem tágulása során a csillagászok összehasonlíthatják a nagy objektumok számított tömegét a megfigyeltekkel tömeg.
„Láthat minden létező galaxishalmazt, és nem kaphat több statisztikát, mint amennyit az egész égboltról kap” – mondta Reil. "Valós előnyökkel jár, ha minden adat rendelkezésre áll a témáról, szemben a kis látómezővel."
Szerkesztői ajánlások
- Az őrült terv belsejében, hogy felkapjuk és hazahozzuk a Vénusz hangulatát
- James Webb és a Keck Obszervatórium felhőket lát a Szaturnusz Titán holdján
- A James Webb Űrteleszkóp a következő lépésekre irányul
- A valaha látott legnagyobb üstökös közeledik felénk, de ne aggódj
- James Webb egyik első célpontja a Jupiter. Íme, miért
