Vera C'nin içinde. Rubin Gözlemevi (ve dev kamerası)

Gelecek yıl, astronomi dünyası Vera C'nin ilk operasyonlarıyla daha da büyüyecek. Rubin Gözlemevi. Bu mamut gözlemevi şu anda Şili'de yaklaşık 9.000 fit yüksekliğinde bir dağ olan Cerro Pachón'un zirvesinde yapım aşamasındadır.

Gözlemevi, uzak galaksilerden gelen ışığı yakalayacak ve 8.4 metrelik bir teleskopa ev sahipliği yapacak. bunu dünyanın en büyük dijital kamerasına kanalize ederek, bütünün inanılmaz derecede derin görüntülerini üretir. güney gökyüzü.

Mühendislerin, dijital kamera teknolojisini telefonunuzun içine sığacak kadar küçük bir şeyden, tümünü yakalayacak kadar büyük bir şeye nasıl ölçeklendirdiğini hiç merak ettiyseniz. Galaksilerdeki en büyük gizemlerden bazılarının çözülmesine nasıl yardımcı olabileceğini öğrenmek için Rubin Gözlemevi bilim adamı Kevin Reil ile konuştuk. astronomi.

Dünyanın en büyük dijital kamerası

Rubin kamera, temel düzeyde, cep telefonunuzdaki gibi ticari bir dijital kamerayla aynı şekilde çalışır - ancak teknolojisi aslında daha yakındır. Gözlemevi kamerasının inşası 10 yıl önce başladığı için CMOS yerine CCD adı verilen bir sensör teknolojisi kullandığı için beş yıl önceki cep telefonu kameralarınınki. evvel. En büyük fark ölçek açısındandır: telefonunuzun kamerasının çözünürlüğü şu olabilir: 10 megapiksel, ancak Rubin kameranın akıllara durgunluk veren 3.200 megapiksel çözünürlüğü var.

3.200 megapikselin nasıl görüneceğine dair daha somut bir fikir vermek için 378 megapiksel gerekir. 4K Bir görüntüyü tam boyutta görüntülemek için TV ekranları, buna göre kamerayı inşa eden SLAC Ulusal Hızlandırıcı Laboratuvarı. Bu tür bir çözünürlük, bir golf topunu 15 mil öteden görmenizi sağlar.

Bu tür bir çözünürlüğü elde etmek için, kamera donanımının her öğesinin son derece hassas bir şekilde tasarlanması ve üretilmesi gerekir. Kameranın özellikle dikkatli üretim gerektiren bileşenlerinden biri de lenslerdir. Gelen sinyallerdeki herhangi bir sapmayı düzeltmeye yardımcı olacak üç mercek vardır ve her birinin kusursuz bir şekilde kusursuz bir yüzeye sahip olması gerekir.

Merceğin her iki tarafının da eşit şekilde parlatılması gerektiğinden, bunu elde etmek teleskop aynaları için gereken hassasiyetten bile daha zordur. Reil, "Şimdi zorluk, bir ayna için tek bir yüzey yerine, mükemmel olması gereken iki yüzeye sahip olmanızdır," diye açıkladı. "Bu gözlemevi için tüm optikler - mercekler ve aynalar - bunların yaratılması yıllar alan türden şeyler."

Mükemmel lensleri elde etmek, böyle bir teleskop için gereken türden bir kitin en zor kısmı bile değildir. Reil, "Bu bilinen bir teknoloji" dedi. "Zor ama bu lenslerin nasıl yapıldığını bilen şirketler var."

Rubin kamerasının çok daha nadiren çiğnenen zemine girdiği yer, sensörleridir. 3.200 megapiksellik böylesine yüksek bir çözünürlükle, kameranın 189 sensörünün bir dizi halinde düzenlenmesi ve titiz teknik özelliklere ulaşana kadar ince ayar yapılması gerekiyor. Bu sensörlerin her birinin 16 kanalı vardır, bu da toplamda 3.024 kanal demektir.

Reil, "Şahsen benim için en büyük zorluk sensörler oldu" dedi. “16 okuma kanalı ve 189 sensöre sahip olmak ve hepsini aynı anda okuyabilmek. Dolayısıyla, veri toplama ve gerçekten sensörleri yapma gereksinimleri karşılıyor.”

Sensörler için bu gereksinimler, çok düşük düzeyde okuma gürültüsü gibi şeyler içindir - bu, karanlıkta cep telefonunuzu kullanarak fotoğraf çektiğinizde göreceğiniz grenli dokudur. Astronomik gözlemleri bozabilecek bu gürültüyü en aza indirmek için sensörler eksi 150 Fahrenheit dereceye kadar soğutulur. Ancak bu bile çok yardımcı olabilir, bu nedenle okuma gürültüsünü azaltmak için sensörlerin çok dikkatli bir şekilde üretilmesi gerekir - bu, dünyada yalnızca bir avuç şirketin yapabileceği bir şeydir.

Diğer bir sorun da, kameranın nasıl odaklandığıyla ilgili olan kameranın odak düzlemi ile ilgilidir. Bu düzlemi birkaç mikron içinde tamamen düz tutmak için sensörlerin silisyum karbürden yapılmış bir sala monte edilmesi ve ardından kameraya takılması gerekir.

Teleskoptaki kameranın tipik bir dijital kameradan farklı olmasının en önemli yolu filtrelerin kullanılmasıdır. Teleskop kameraları, görüntüleri renkli olarak yakalamak yerine aslında farklı dalga boylarında siyah beyaz görüntüler çeker. Bu görüntüler daha sonra farklı astronomik özellikleri seçmek için farklı şekillerde birleştirilebilir.

Bunu yapmak için Rubin kamera, her biri farklı dalga boylarını izole eden altı filtre ile donatılmıştır. elektromanyetik spektrum - ultraviyoleden görünür ışık spektrumuna ve kızılötesi. Bu filtreler büyük, yuvarlak cam parçaları kameranın önünde fiziksel olarak hareket ettirilmesi gereken bu nedenle, gerektiğinde onları içeri ve dışarı değiştirmek için kameraya bir mekanizma takılmıştır. Bir tekerlek kameranın gövdesi etrafında dönerek gerekli filtreyi üste getirir, ardından bir kol filtreyi alır ve lensler arasındaki yerine kaydırır.

Son olarak, deklanşör var. Bu, bir görüntüyü yakalamak için lenslerin ön yüzü boyunca kayan ve ardından geri dönen iki bıçaklı bir sistemden oluşur. Reil, "Bu son derece kesin," dedi. "Bu hareketli bıçaklar ile üç numaralı mercek arasındaki mesafe çok ama çok yakın." Bu, aralığın tam olarak doğru olduğundan emin olmak için dikkatli bir mühendislik gerektirir.

Daha geniş resmi görmek

Tüm bu hassas mühendislik, Rubin'in son derece güçlü bir astronomik araç olmasını sağlayacaktır. Ancak, çok uzaktaki nesnelere bakmak için tasarlanmış Hubble Uzay Teleskobu veya James Webb Uzay Teleskobu gibi araçlar kadar güçlü değildir. Bunun yerine, Rubin gökyüzünün tüm büyük parçalarına bakacak ve tüm gökyüzünü çok hızlı bir şekilde inceleyecektir.

Haftada bir kez tüm güney gökyüzünü tarayacak, bu görevi defalarca tekrarlayacak ve her gece yaklaşık 14 terabayt veri toplayacak. Gökbilimciler, bu tür düzenli olarak güncellenen görüntülere sahip olarak, geçen hafta gökyüzünün belirli bir parçasında olanları karşılaştırabilirler. bu hafta neler var - ve bu, süpernovalar gibi hızlı gelişen olayları yakalamalarını ve nasıl değiştiklerini görmelerini sağlıyor. zaman.

Bu nedenle, zorlu olan yalnızca kamera donanımını kullanarak tüm bu verileri toplamak değil, aynı zamanda elde etmektir. çok hızlı işlenir, böylece yeni olayları olduğu gibi görmeleri için astronomlara zamanında sunulabilir. olay.

Ve veriler de halka açık hale getirilecek. Güney gökyüzündeki herhangi bir nesneyi seçip o nesnenin resimlerini çekebilecek veya sadece gökyüzünü gösteren anket verilerine göz atabileceksiniz. çarpıcı ayrıntılarla.

Derin, büyük bir gökyüzü araştırması

Rubin Gözlemevi, belirli bir nesnenin zaman içinde nasıl değiştiğini inceleyen gökbilimciler için bir kaynak olmanın yanı sıra, Dünya'ya yakın nesneleri belirlemek için de önemli olacaktır. Bunlar, Dünya'ya yaklaşan ve potansiyel olarak gezegenimizi tehdit edebilecek, ancak gökyüzünde çok hızlı hareket ettikleri için tespit edilmesi zor olabilen asteroitler veya kuyruklu yıldızlardır.

Geniş aynası ve görüş alanı ile Rubin Gözlemevi, özellikle Dünya'ya yaklaşan ve potansiyel olarak tehlikeli nesneler olarak adlandırılan nesneleri tanımlayabilecektir. Ve bu veriler sık ​​sık yenilendiğinden, diğer teleskopların gözlemlemesi için daha fazla çalışılması gereken nesneleri işaretleyebilmelidir.

Ancak gözlemevinin en büyük katkısı karanlık madde ve karanlık enerji çalışmalarına olabilir. Aslında, gözlemevi adını Amerikalı astronom Vera C. 1960'larda ve 1970'lerde galaksi gözlemleriyle karanlık maddenin ilk kanıtını keşfeden Rubin.

Rubin Gözlemevi, evrene çok geniş ölçekte bakarak karanlık maddenin gizemli maddesini araştırabilecek.

Reil, "Karanlık maddeyi gerçekten görmek için - bunu yapamazsınız," diye açıkladı. "Ama karanlık maddeyi gerçekten incelemek için galaksi ölçeğine bakmalısınız."

Bir galaksinin kenarındaki yıldızların ne kadar hızlı döndüklerine bakarak, bu yıldızlarla galaktik merkez arasında ne kadar kütle olması gerektiğini hesaplayabilirsiniz. Reil, bunu yaptığımızda, görebildiğimiz kütle bu dönüşleri açıklamak için yeterli değil - "yeterince yakın bile değil" dedi. Yani açıklamamız gereken eksik miktarda kütle var. "Karanlık madde bu" diye ekliyor.

Benzer bir ilke, tüm gökada kümeleri için geçerlidir. Rubin'in geniş görüş alanı ile gözlemleyebileceği bu kümeler içindeki galaksilerin yörüngelerini gözlemleyerek, gözlemler yeni bir istatistiksel güç düzeyi kazanacak. Ve ilgili karanlık enerji fenomenini incelemek için, oranı açıklayan varsayımsal bir enerji türü. evrenin genişlemesi, gökbilimciler büyük nesnelerin hesaplanan kütlesini gözlemlenen kütleleri ile karşılaştırabilirler. yığın.

Reil, "Var olan her galaksi kümesini görüyorsunuz ve tüm gökyüzünden elde ettiğinizden daha fazla istatistik elde edemiyorsunuz" dedi. "Konuyla ilgili tüm verilere sahip olmanın, küçük bir görüş alanına sahip olmanın gerçek avantajları var."

Editörlerin Önerileri

• Venüs atmosferinden bir parça alıp eve getirmek için çılgın planın içinde
• James Webb ve Keck Gözlemevi, Satürn'ün uydusu Titan'da bulutlar görüyor
• İşte James Webb Uzay Teleskobu'nun bundan sonra gözünü dikeceği şey
• Şimdiye kadar görülen en büyük kuyruklu yıldız bize doğru geliyor ama merak etmeyin
• James Webb'in ilk hedeflerinden biri Jüpiter. İşte nedeni