Tahun depan, dunia astronomi akan semakin besar dengan operasi pertama dari Vera C. Observatorium Rubin. Observatorium raksasa ini sedang dibangun di puncak Cerro Pachón, gunung setinggi hampir 9.000 kaki di Chili.
Isi
- Kamera digital terbesar di dunia
- Melihat gambaran yang lebih luas
- Survei langit yang dalam dan besar
Observatorium akan menampung teleskop 8,4 meter yang akan menangkap cahaya dari galaksi yang jauh dan salurkan ini ke kamera digital terbesar di dunia, menghasilkan gambar yang sangat dalam secara keseluruhan langit selatan.
Video yang Direkomendasikan
Jika Anda pernah bertanya-tanya bagaimana para insinyur meningkatkan teknologi kamera digital dari sesuatu yang cukup kecil untuk masuk ke dalam ponsel Anda menjadi sesuatu yang cukup besar untuk menangkap seluruh galaksi, kami berbicara dengan ilmuwan Observatorium Rubin Kevin Reil untuk mencari tahu tentang perangkat unik ini dan bagaimana hal itu dapat membantu mengungkap beberapa misteri terbesar di astronomi.
Terkait
- Intip bagian dalam batang galaksi spiral berpalang dalam gambar James Webb yang baru
- Lihat kengerian matahari dari dekat dari teleskop surya terkuat di dunia
- Hubble menangkap penggabungan malaikat galaksi
Kamera digital terbesar di dunia
Pada tingkat dasar, kamera Rubin bekerja dengan cara yang sama seperti kamera digital komersial seperti yang ada di ponsel Anda — meskipun teknologinya sebenarnya mendekati kamera ponsel dari lima tahun yang lalu, karena menggunakan teknologi sensor yang disebut CCD, bukan CMOS, karena pembuatan kamera observatorium dimulai 10 tahun yang lalu. Perbedaan terbesar adalah dalam hal skala: kamera ponsel Anda mungkin memiliki resolusi sebesar 10 megapiksel, tetapi kamera Rubin memiliki 3.200 megapiksel yang mencengangkan.
Untuk memberi Anda gambaran yang lebih nyata tentang seperti apa 3.200 megapiksel itu, dibutuhkan 378 4K Layar TV untuk menampilkan satu gambar dalam ukuran penuh, berdasarkan Laboratorium Akselerator Nasional SLAC, yang membuat kamera. Resolusi semacam itu memungkinkan Anda melihat bola golf dari jarak 15 mil.
Untuk mencapai resolusi semacam ini, setiap elemen perangkat keras kamera perlu dirancang dan diproduksi dengan sangat presisi. Salah satu komponen kamera yang membutuhkan pembuatan yang sangat hati-hati adalah lensa. Ada tiga lensa untuk membantu memperbaiki penyimpangan pada sinyal yang masuk, dan masing-masing lensa harus memiliki permukaan yang bebas noda.
Itu bahkan lebih sulit dicapai daripada presisi yang diperlukan untuk cermin teleskop, karena kedua sisi lensa harus dipoles secara merata. “Tantangannya adalah, sekarang, alih-alih satu permukaan cermin, Anda memiliki dua permukaan yang harus sempurna,” jelas Reil. "Semua optik untuk observatorium ini - lensa dan cermin - adalah jenis yang membutuhkan waktu bertahun-tahun untuk membuatnya."
Mendapatkan lensa yang sempurna bahkan bukan bagian tersulit dari jenis kit yang dibutuhkan untuk teleskop semacam itu. “Ini teknologi yang dikenal,” kata Reil. “Sulit, tapi ada perusahaan yang tahu cara membuat lensa ini.”
Di mana kamera Rubin mendorong ke tanah yang jauh lebih jarang diinjak adalah dengan sensornya. Dengan resolusi 3.200 megapiksel yang luar biasa tinggi, 189 sensor kamera perlu diatur ke dalam susunan dan disesuaikan hingga mencapai spesifikasi yang tepat. Masing-masing sensor ini memiliki 16 saluran, sehingga totalnya menjadi 3.024 saluran.
“Bagi saya pribadi, tantangan terbesar adalah sensornya,” kata Reil. “Memiliki 16 saluran pembacaan dan 189 sensor, dan membaca semuanya sekaligus. Jadi akuisisi data, dan benar-benar membuat sensor memenuhi persyaratan.”
Persyaratan untuk sensor tersebut adalah untuk hal-hal seperti tingkat kebisingan baca yang sangat rendah — tekstur kasar yang akan Anda lihat saat mengambil foto dalam gelap menggunakan ponsel. Untuk meminimalkan kebisingan ini, yang akan mengganggu pengamatan astronomi, sensor didinginkan hingga minus 150 derajat Fahrenheit. Tetapi bahkan itu hanya dapat membantu banyak, jadi sensor harus dibuat dengan sangat hati-hati untuk mengurangi kebisingan baca - sesuatu yang hanya dapat dilakukan oleh segelintir perusahaan di dunia.
Masalah lainnya adalah bidang fokus kamera, yang berkaitan dengan cara kamera memfokus. Agar bidang ini benar-benar rata, dalam jarak beberapa mikron, sensor harus dipasang ke rakit yang terbuat dari silikon karbida, kemudian dipasang ke kamera.
Cara utama kamera pada teleskop berbeda dari kamera digital pada umumnya adalah penggunaan filter. Alih-alih menangkap gambar berwarna, kamera teleskop sebenarnya mengambil gambar hitam-putih pada panjang gelombang yang berbeda. Gambar-gambar ini kemudian dapat digabungkan dengan cara yang berbeda untuk memilih fitur astronomi yang berbeda.
Untuk melakukan ini, kamera Rubin dilengkapi dengan enam filter, yang masing-masing mengisolasi panjang gelombang yang berbeda spektrum elektromagnetik — dari ultraviolet, melalui spektrum cahaya tampak, dan ke dalam inframerah. Filter ini potongan kaca yang besar dan bulat yang perlu dipindahkan secara fisik di depan kamera, jadi ada mekanisme yang terpasang pada kamera untuk menukarnya masuk dan keluar sesuai kebutuhan. Sebuah roda berputar di sekitar badan kamera, membawa filter yang diperlukan ke atas, lalu sebuah lengan mengambil filter dan menggesernya ke tempatnya di antara lensa.
Akhirnya, ada rana. Ini terdiri dari sistem dua bilah yang meluncur melintasi permukaan lensa dan kemudian kembali untuk mengambil gambar. “Itu sangat tepat,” kata Reil. "Jarak antara bilah yang bergerak itu dan lensa nomor tiga sangat, sangat dekat." Itu membutuhkan rekayasa yang cermat untuk memastikan jaraknya benar-benar benar.
Melihat gambaran yang lebih luas
Semua rekayasa presisi ini akan memungkinkan Rubin menjadi alat astronomi yang sangat kuat. Tapi itu tidak sekuat alat seperti Teleskop Luar Angkasa Hubble atau Teleskop Luar Angkasa James Webb, yang dirancang untuk melihat objek yang sangat jauh. Sebaliknya, Rubin akan melihat seluruh bongkahan besar langit, mengamati seluruh langit dengan sangat cepat.
Itu akan mensurvei seluruh langit selatan seminggu sekali, mengulangi tugas ini berulang kali dan mengumpulkan sekitar 14 terabyte data setiap malam. Dengan memiliki gambar yang diperbarui secara teratur, para astronom dapat membandingkan apa yang terjadi di petak tertentu di langit minggu lalu apa yang ada minggu ini — dan itu memungkinkan mereka menangkap peristiwa yang berkembang cepat seperti supernova, untuk melihat bagaimana perubahannya waktu.
TMA Bergerak Desember 2022
Jadi, tidak hanya mengumpulkan semua data menggunakan perangkat keras kamera yang menjadi tantangan, tetapi juga mendapatkannya diproses dengan sangat cepat sehingga dapat tersedia bagi para astronom pada waktunya untuk melihat peristiwa baru sebagaimana adanya kejadian.
Dan datanya akan tersedia untuk umum juga. Anda dapat memilih objek apa pun di langit selatan dan mengambil gambar objek tersebut, atau cukup menelusuri data survei yang menunjukkan langit dengan detail yang menakjubkan.
Survei langit yang dalam dan besar
Selain menjadi sumber bagi para astronom untuk melihat bagaimana objek tertentu berubah dari waktu ke waktu, Observatorium Rubin juga penting untuk mengidentifikasi objek dekat Bumi. Ini adalah asteroid atau komet yang mendekati Bumi dan berpotensi mengancam planet kita, tetapi sulit dikenali karena bergerak melintasi langit dengan sangat cepat.
Dengan cermin dan bidang pandangnya yang besar, Observatorium Rubin akan dapat mengidentifikasi objek yang sangat dekat dengan Bumi dan disebut sebagai objek yang berpotensi berbahaya. Dan karena data ini sering disegarkan, seharusnya dapat menandai objek yang memerlukan studi lebih lanjut untuk diamati oleh teleskop lain.
Tetapi kontribusi terbesar observatorium mungkin untuk mempelajari materi gelap dan energi gelap. Bahkan, observatorium ini dinamai astronom Amerika Vera C. Rubin, yang menemukan bukti pertama materi gelap melalui pengamatannya terhadap galaksi pada 1960-an dan 1970-an.
Observatorium Rubin akan dapat menyelidiki substansi misterius materi gelap dengan melihat alam semesta dalam skala yang sangat besar.
"Untuk benar-benar melihat materi gelap - yah, Anda tidak bisa," jelas Reil. “Tapi untuk benar-benar mempelajari materi gelap, Anda harus melihat skala galaksi.”
Dengan melihat seberapa cepat bintang-bintang di sekitar tepi galaksi berotasi, Anda dapat mengetahui berapa banyak massa yang harus ada di antara bintang-bintang itu dan pusat galaksi. Ketika kita melakukan ini, massa yang dapat kita lihat tidak cukup untuk menjelaskan rotasi tersebut – “bahkan tidak cukup dekat,” kata Reil. Jadi ada jumlah massa yang hilang yang perlu kami jelaskan. "Itulah materi gelapnya," tambahnya.
Prinsip serupa berlaku untuk seluruh gugus galaksi. Dengan mengamati orbit galaksi di dalam gugus tersebut, yang dapat diamati Rubin dengan bidang pandangnya yang luas, pengamatan tersebut akan mendapatkan tingkat kekuatan statistik yang baru. Dan untuk mempelajari fenomena energi gelap terkait, jenis energi hipotetis yang menjelaskan laju perluasan alam semesta, para astronom dapat membandingkan massa yang dihitung dari benda-benda besar dengan yang mereka amati massa.
“Anda bisa melihat setiap gugus galaksi yang ada, dan Anda tidak bisa mendapatkan lebih banyak statistik daripada yang Anda dapatkan dari seluruh langit,” kata Reil. “Ada keuntungan nyata memiliki semua data yang tersedia tentang subjek dibandingkan memiliki bidang pandang yang kecil.”
Rekomendasi Editor
- Di dalam rencana gila untuk meraup dan membawa pulang sedikit atmosfer Venus
- Observatorium James Webb dan Keck melihat awan di bulan Saturnus, Titan
- Inilah yang akan dilihat oleh Teleskop Luar Angkasa James Webb selanjutnya
- Komet terbesar yang pernah dilihat akan datang, tapi jangan khawatir
- Salah satu target pertama James Webb adalah Jupiter. Inilah alasannya
