В Вера С. Рубин обсерватория направи още една стъпка към първата светлина, проектирана за известно време през 2022 г. Неговата огромна 3200-мегапикселова камера току-що направи първата си снимка по време на лабораторни тестове в SLAC Национална ускорителна лаборатория . Камерата е най-голямата, създавана някога, и нейната безпрецедентна мощност е движещата сила зад десетгодишното изследване на наследството на пространството и времето (LSST) на Обсерваторията.
Когато се съчетае с 8,4-метровото основно огледало, камерата е впечатляващо чудовище, генериращо данни. Фокалната му равнина съдържа 189 отделни устройства със зареждане (CCD), всяко от които улавя 16 мегапиксела. Всяко 3200-мегапикселово изображение ще отнеме 378 4K телевизионни екрана с ултра-висока разделителна способност за показване.
Всяко изображение е толкова огромно, че едно-единствено улавя площ от небето, еквивалентна на 40 пълни луни. Екипът зад камерата казва, че сензорите за изображения са толкова мощни, че ще могат да „виждат“ обекти, които са 100 милиона пъти по-тъмни, отколкото може да види просто око. Съобщение за пресата на SLAC посочва, че при това ниво на чувствителност можете да видите свещ от хиляди мили разстояние.
„Тези уникални характеристики ще позволят амбициозната научна програма на обсерваторията Рубин.
Стивън Риц, учен по проекта, LSST камера, Калифорнийски университет, Санта Круз.
„Това е огромен крайъгълен камък за нас“, каза Винсънт Райът, ръководител на проекта LSST Camera от Националната лаборатория на Лорънс Ливърмор на DOE. „Фокалната равнина ще произведе изображенията за LSST, така че това е способното и чувствително око на обсерваторията Рубин.
Стивън Кан от SLAC, директор на обсерваторията, каза в a прессъобщение , „Това постижение е сред най-значимите от целия проект за обсерватория Рубин. Завършването на фокалната равнина на камерата LSST и нейните успешни тестове е огромна победа на екипа на камерата, която ще позволи на обсерваторията Рубин да предостави астрономическа наука от следващо поколение.
В продължение на десет години обсерваторията ще улавя над 20 терабайта данни всяка нощ. До края на своето десетгодишно проучване той ще произведе 60 петабайта.
Всъщност ще бъдат произведени толкова много данни, че ще има две специални 40 GB високоскоростни оптични линии за данни, които да ги обработват. Всички тези данни ще отидат в Архивния център в САЩ. Там той ще бъде обработен и съхраняван и ще бъде предоставен на общността.
Обсерваторията Рубин ще генерира изключително количество данни и управлението им изисква високоскоростни оптични влакна и съоръжение за данни. Кредит на изображението: Rubin Obs/NSF/AURA
Условия за използване Криейтив Комънс Признание Споделяне на споделеното 4.0 Международен лиценз
Цялото това събиране и обработка на изображения ще създаде изхода на обсерваторията Рубин: панорамни широко полеви изображения на южното небе, едно на всеки няколко нощи в продължение на 10 години. Всички тези изображения ще се съберат в едно голямо, десетгодишно видео на нощното небе.
Това ще бъде основният принос на обсерваторията Рубин към астрономията: Наследното изследване на пространството и времето (LSST). LSST ще бъде каталог от около 20 милиарда галактики, повече галактики, отколкото има хора. Той ще открие всякакви преходни обекти, като астероиди, които се движат около нашата Слънчева система, както и далечни свръхнови. Това ще помогне за картографирането на тъмната материя и тъмната енергия, както и нашия собствен Млечен път.
Сензорната система на камерата се състои от единици, наречени салове. Всеки сал съдържа по няколко сензора и има два вида салове. 21 сала съдържат по девет сензора и тези 21 са отговорни за получаването на изображенията. След това има четири специални салове. Те съдържат по три сензора и са отговорни за фокусирането на камерата и синхронизирането с въртенето на Земята.
Екипът на камерата на Големия синоптичен телескоп (LSST) инсталира първия от 21 научни салове - масиви 3 на 3 от най-съвременни сензори за изображения. Това изображение показва един от масивите за улавяне на изображения 3 по 3 и един от по-малките масиви за насочване и синхронизиране. Заедно системата за изображения ще направи безпрецедентни 3200-мегапикселови изображения на нощното небе, което с течение на времето ще създаде най-големия астрофизичен филм в света. Снимка: Farrin Abbott / SLAC
„Тези спецификации са просто поразителни“, каза Стивън Риц, учен по проекта за камерата LSST в Калифорнийския университет в Санта Круз. „Тези уникални характеристики ще позволят амбициозната научна програма на обсерваторията Рубин.
„Тези данни ще подобрят познанията ни за това как галактиките са се развивали с течение на времето и ще ни позволят да тестваме нашите модели на тъмна материя и тъмна енергия по-дълбоко и прецизно от всякога“, каза Риц. „Обсерваторията ще бъде прекрасно съоръжение за широк спектър от науки – от подробни изследвания на нашата слънчева система до изследвания на далечни обекти към ръба на видимата вселена.
Фокалната равнина на камерата LSST има достатъчно голяма повърхност, за да улови част от небето с размерите на 40 пълни луни. Резолюцията му е толкова висока, че можете да забележите топка за голф от 15 мили разстояние. Кредит на изображението: Greg Stewart/SLAC National Accelerator Laboratory
На екипа на камерата са били необходими няколко месеца, за да монтира саловете върху фокалната равнина. Саловете са много скъпо оборудване. Всеки може да струва до 3 милиона долара, а толерансите при монтажа са изключително малки. Разстоянието между всеки сал е по-малко от пет човешки косми. Сензорите за изображения също могат да се спукат, ако се докоснат.
Хана Полек е машинен инженер в SLAC, който работи върху интегрирането на сензори. В прессъобщение тя каза: „Комбинацията от високи залози и строги толеранси направи този проект много предизвикателен. Но с универсален екип почти успяхме.'
За да заснемат тези първи няколко изображения, сензорите бяха охладени до работната им температура от -101 C (-150 F). Тъй като цялата камера все още не е сглобена, екипът прожектира изображения върху фокалната равнина със 150 микрона дупка . Обекти, използвани за тестовите изображения, бяха глава на броколи Романеско, Гравиране на фламарион , снимка на Вера С. Рубин себе си, фотоколаж на членове на екипа на LSST и фотоколаж от лога на институции, членове на LSST.
„Заснемането на тези изображения е голямо постижение“, каза Арън Рудман от SLAC, учен, отговорен за сглобяването и тестването на камерата LSST. „С строги спецификации ние наистина разширихме границите на това, което е възможно, за да се възползваме от всеки квадратен милиметър от фокалната равнина и да увеличим максимално науката, която можем да направим с него.“
С помощта на pinhole проектор, Юсуке Уцуми от SLAC, вдясно, и Арън Рудман проектират първите изображения върху фокалната равнина на камерата LSST. Сред първите заснети обекти е главата на Романеско, видяна тук, избрана заради много детайлната си текстура. Кредит на изображението: Жаклин Орел/Национална ускорителна лаборатория SLAC.
Следващата стъпка е сглобяването на цялата камера. Фокалната равнина и криостат ще бъде поставен в тялото на камерата, заедно с трите лещи. Един от тези обективи с диаметър 1,57 метра (5,1 фута) се смята за световен най-голямата високоефективна оптична леща . Има също затвор и система за смяна на филтри. Като цяло камерата ще бъде с размерите на SUV и до 2021 г. ще бъде сглобена и готова за окончателно тестване. След това ще бъде изпратено до Чили.
„Наближаването на завършването на камерата е много вълнуващо и ние се гордеем, че играем такава централна роля в изграждането на този ключов компонент на обсерваторията Рубин“, каза ДжоАн Хюет, главен изследователски директор на SLAC и помощник-директор на лаборатория за фундаментална физика. „Това е крайъгълен камък, който ни доближава голяма крачка към изследването на фундаментални въпроси за Вселената по начини, които не сме били в състояние да направим преди.“
През следващите няколко месеца екипът на LSST Camera ще интегрира останалите компоненти на камерата, включително обективите, затвора и системата за смяна на филтри. До средата на 2021 г. камерата с размерите на SUV ще бъде готова за окончателни тестове. Кредит на изображението: Chris Smith/SLAC National Accelerator Laboratory
Едно от нещата, които правят обсерваторията Вера К. Рубин толкова специална, е фактът, че изобразява едни и същи области от небето отново и отново в бърза последователност. Цялата тази дейност също е до голяма степен автоматизирана. Това означава, че ще забележи преходни обекти и ще може да предупреждава други обсерватории за неща като свръхнови. Това ще позволи скоро да се появи онлайн мощни телескопи, като Изключително голям телескоп , за да донесе силата си върху тях по начин, който обсерваторията Рубин не може.
Тестово изображение от сензорите за изображения в обсерваторията Вера Рубин. Тъй като сензорите все още не са интегрирани с лещите, екипът използва дупка, за да заснеме това изображение на броколи Romanesco. Кредит на изображението: Организация на LSST.
Всички тези изящни данни за изображения също ще бъдат достъпни за останалите от нас. През 2007 г. Google обяви участието си в проекта. Докато данните на LSST ще бъдат достъпни за изследователите в по-сурова форма, Google иска да използва своя опит в данните, за да направи данните от LSST по-достъпни за обществеността. Те се надяват да осигурят цифрово покритие на неща като свръхнови, астероиди и далечни галактики.
Уловите думи на обсерваторията Вера Рубин са „широко, дълбоко и бързо“. Той многократно ще изследва нощното небе с широко зрително поле, с дълбочина с висока разделителна способност и ще го направи бързо. Никога не е имало нещо подобно.
А фактът, че всеки с интернет връзка ще може да споделя откритията и изображенията, означава, че обсерваторията Рубин може да вдъхнови поколения бъдещи астрономи, по същия начин, както космическият телескоп Хъбъл.
Повече ▼:
- Съобщение за печата: Сензорите на най-големия цифров фотоапарат в света правят първите 3200-мегапикселови изображения в SLAC
- Съобщение за печата: Най-широките, най-дълбоките изображения на динамична вселена
- Вселената днес: Възходът на супер телескопите: Големият синоптичен обзорен телескоп
