Kamera terbesar yang pernah dibangun merilis gambar pertama Cosmos

Bertengger di atas Gunung Cerro Pachón di Chili, setinggi 8.684 kaki di Gurun Atacama, di mana udara kering menciptakan beberapa kondisi terbaik di dunia untuk melihat langit malam, teleskop baru tidak seperti apa pun yang dibangun sebelumnya telah memulai survei Cosmos. Observatorium Vera C. Rubin, dinamai untuk astronom yang menemukan bukti materi gelap pada tahun 1978diperkirakan akan mengungkapkan sekitar 20 miliar galaksi, 17 miliar bintang di Bima Sakti, 10 juta supernova, dan jutaan objek yang lebih kecil dalam tata surya.

“Kami benar -benar dijamin menemukan sesuatu yang mengejutkan pikiran orang,” kata Anthony Tyson, kepala ilmuwan Rubin Observatory. “Sesuatu yang tidak bisa kami katakan, karena kami tidak mengetahuinya. Sesuatu yang tidak biasa.”

Pengangkutan astronomi yang luar biasa ini akan datang dari 10 tahun observatorium Survei Warisan Ruang dan Waktuyang dijadwalkan akan dimulai akhir tahun ini. Gambar sains pertama dari teleskop dirilis ke publik hari ini.

Survei Rubin yang belum pernah terjadi sebelumnya tentang langit malam berjanji untuk mengubah pemahaman kita tentang kosmos. Apa yang terjadi selama tahap awal pembentukan planet di tata surya? Apa jenis ledakan eksotis dan berenergi tinggi yang terjadi di alam semesta? Dan bagaimana kekuatan esoteris yang disebut para ilmuwan energi gelap sebenarnya bekerja?

“Biasanya Anda akan merancang teleskop atau proyek untuk pergi dan menjawab salah satu pertanyaan ini,” kata Mario Juric, ilmuwan proyek manajemen data untuk Rubin. “Apa yang membuat Rubin begitu kuat adalah bahwa kita dapat membangun satu mesin yang memasok data ke seluruh masyarakat untuk menyelesaikan semua pertanyaan ini sekaligus.”

Teleskop akan menciptakan film alam semesta yang beresolusi tinggi dan beresolusi tinggi. Ini akan menghasilkan sekitar 20 terabyte data per hari, setara dengan tiga tahun streaming Netflix, menumpuk sekitar 60.000 terabyte pada akhir survei. Pada tahun pertama saja, Rubin akan menyusun lebih banyak data daripada semua observatorium optik sebelumnya yang digabungkan.

“Anda harus memiliki suite perangkat lunak yang hampir sepenuhnya otomatis di belakangnya, karena tidak ada manusia yang dapat memproses atau bahkan melihat gambar -gambar ini,” kata Juric. “Sebagian besar piksel yang akan dikumpulkan Rubin dari langit tidak akan pernah dilihat oleh mata manusia, jadi kita harus membangun mata perangkat lunak untuk melewati semua gambar ini dan mengidentifikasi … objek yang paling tidak biasa.”

Objek yang tidak biasa itu—asteroid dari tata surya lainnya, lubang hitam supermasif Melahap bintang, ledakan berenergi tinggi tanpa sumber yang diketahui-memiliki rahasia tentang cara kerja kosmos.

“Anda membangun teleskop seperti ini, dan setara dengan membangun empat atau lima teleskop untuk area tertentu,” kata Juric. “Tapi kamu bisa melakukan semuanya sekaligus.”

Teleskop tidak seperti yang lain

Bertempat di gedung 10 lantai, Rubin Observatory dilengkapi dengan cermin primer 8,4 meter dan kamera digital 3.200 megapiksel, yang terbesar yang pernah dibangun. Teleskop berputar pada dudukan khusus, mengambil paparan langit 30 detik sebelum dengan cepat berputar ke posisi baru. Rubin akan mengambil sekitar 1.000 gambar setiap malam, memotret seluruh langit belahan bumi selatan dengan detail luar biasa setiap tiga hingga empat hari.

“Ini adalah rekayasa yang luar biasa,” kata Sandrine Thomas, seorang ilmuwan proyek yang bekerja pada instrumen optik dari Rubin Observatory.

Gerakan cepat seperti itu membutuhkan desain khusus dan kompak. Daripada memiliki tiga cermin terpisah untuk mencapai bidang pandang yang luas, seperti yang digunakan pada teleskop lainnya, cermin tersier Rubin diintegrasikan ke tengah cermin utamanya. Keduanya terbuat dari sepotong kaca, dengan lekukan yang berbeda untuk bagian dalam dan luar cermin—tantangan unik yang membutuhkan waktu tujuh tahun untuk dibuat.

Bahkan dengan desain ringkas ini, teleskop 350-metrik melenturkan di bawah bobotnya sendiri saat berputar.

“Anda akan mulai memiliki cermin yang sebenarnya runtuh sedikit pada dirinya sendiri, dan kami memiliki bagian atas teleskop … mulai melorot,” kata Thomas. “Ini kecil, tapi sudah cukup bahwa Anda akan melihatnya dalam gambar Anda jika Anda tidak memperbaikinya.”

Koreksi ini dilakukan dengan menggunakan sistem optik aktif yang mencakup aktuator di bagian belakang cermin untuk menyesuaikan bentuknya, serta perangkat elektromekanis yang disebut tim “hexapods” untuk menyesuaikan posisi cermin sekunder dan kamera. Sistem optik aktif mengoreksi tidak hanya perubahan gravitasi saat teleskop bergerak, tetapi juga fluktuasi suhu dan gangguan lainnya.

“Itu mensyaratkan bahwa semuanya secara mekanis diberlakukan untuk akurasi milimeter,” kata Thomas.

Sejarah planet, asteroid pembunuh, dan raksasa dalam bayang -bayang

Dalam tiga tahun pertama operasi, Rubin Observatory diharapkan menemukan antara 10 dan 100 kali lebih banyak objek tata surya seperti yang diketahui saat ini.

“Jumlah informasi yang akan kita dapatkan tentang tata surya akan menjadi besar,” kata Juric. “Kami butuh 225 tahun untuk menemukan 1,4 juta asteroid pertama di tata surya. Dengan Rubin, kami akan menemukan 1,4 juta berikutnya dalam waktu kurang dari setahun.”

Sebagian besar asteroid itu adalah fragmen kuno, serpihan batu dan logam yang patah dari benda yang lebih besar selama proses kekerasan pembentukan planet.

Dalam beberapa dekade terakhir, para astronom telah menyadari hal itu Tata surya kita adalah sesuatu yang aneh. Banyak sistem lain memiliki planet gas besar yang mengorbit dekat dengan bintang -bintang mereka dengan planet berbatu yang lebih kecil lebih jauh, kebalikan dari apa yang kita lihat di sekitar matahari.

“Kami tahu bahwa planet -planet di tata surya tidak memulai pada posisi mereka saat ini,” kata Juric. Neptunus dulu dua kali lebih dekat dengan matahari, dan raksasa gas lainnya memulai hidup mereka lebih dekat juga. Jupiter mungkin memiliki genap melemparkan raksasa gas lain dari tata surya sepenuhnya.

“Semua ini terjadi di awal tata surya, dan kami ingin tahu bagaimana dan kapan,” kata Juric. Menggunakan informasi yang terkandung dalam fragmen kuno tata surya – posisi, lintasan, bentuk, dan ukuran jutaan asteroid, komet, dan benda kecil lainnya – astronom dapat menulis sejarah baru sistem planet kita. “Kami cenderung tidak tertarik pada yang tertentu, tetapi ketika Anda menemukan 5 juta, mereka memberi tahu Anda banyak tentang apa yang terjadi.”

Namun, beberapa asteroid di antara jutaan orang terikat untuk menangkap minat tertentu. Segelintir tidak akan menjadi bagian dari sejarah tata surya sama sekali, melainkan pengunjung dari sistem planet lain, yang dikeluarkan dari bintang rumah mereka untuk terbang, secara kebetulan, melalui lingkungan kosmik kami. Hanya dua benda seperti itu yang telah ditemukan sejauh ini, dan satu, disebut ‘Oumuamuatidak terlihat seperti apa pun yang terlihat sebelumnya.

“Ini sedekat mungkin untuk benar -benar mengunjungi sistem bintang lain dan melihat planet -planet dan pada komponen yang masuk ke planet -planet,” kata Juric. Rubin diharapkan menemukan di mana saja antara 10 dan 120 dari interlopers eksotis ini. “Jika ada objek antarbintang yang lewat, dan kebetulan berada di lintasan yang tepat, Anda dapat meluncurkan [a spacecraft] untuk mencegatnya. Sekarang itu akan luar biasa. ”

Rubin juga akan menggandakan jumlah asteroid yang berpotensi berbahaya yang lebih besar dari 140 meter – cukup banyak untuk menyebabkan kehancuran regional atau tsunami bencana jika satu menghantam bumi – dari sekitar 40 persen hingga 80 persen.

Mungkin penemuan yang paling menarik yang bisa dilakukan Rubin dalam tata surya adalah mengkonfirmasi atau mengesampingkan keberadaan planet sembilan. Planet yang dihipotesiskan ini, antara lima dan 10 kali massa Bumi, mungkin bersembunyi di luar jangkauan di luar Neptunus, kehadirannya dikhianati oleh pengelompokan benda-benda kecil yang tidak biasa di luar sana, yang dikenal sebagai objek trans-Neptunian, yang tampaknya telah didorong ke tempatnya oleh dunia yang tidak terlihat.

Jika ada planet sembilan, tim Sains Rubin percaya ada peluang 70 hingga 80 persen bahwa itu akan berada dalam posisi di mana teleskop dapat mendeteksinya secara langsung. Jika berada di suatu tempat yang lebih sulit untuk dilihat, seperti di latar depan pesawat Galactic yang cerah Bima Sakti, tim masih yakin bahwa mereka dapat mendeteksi kehadiran planet secara tidak langsung.

“Kami akan menemukan begitu banyak objek trans-Neptunian, yang melaluinya planet sembilan telah disimpulkan, sehingga kami hampir pasti akan menjawab pertanyaan apakah sinyal yang dilihat orang saat ini adalah nyata,” kata Juric. “Kami menemukannya secara langsung atau kami menemukan bukti mendalam yang sangat kuat bahwa itu ada atau tidak di sana.”

Planet Nine akan menjadi penemuan pertama dari sebuah planet besar di tata surya sejak Neptunus terlihat pada tahun 1849.

“Jika kita menemukan planet sembilan,” kata Juric, “maka kita benar -benar perlu memperbarui seluruh pemahaman kita tentang bagaimana tata surya telah berkembang dan apa yang terjadi di awal.”

Filamen galaksi dan “domain waktu”

Selain jutaan asteroid, Rubin Observatory akan melihat miliaran bintang baru yang tersebar di Bima Sakti. Dengan memetakan bintang -bintang ini, para ilmuwan dapat melakukan apa yang mereka sebut “arkeologi galaksi.”

Bima Sakti Mulai hidupnya sebagai galaksi yang jauh lebih kecil sebelum bergabung atau melahap tetangganya, sebuah proses yang berlanjut hari ini ketika galaksi kerdil dimasukkan.

“Itu tidak hanya memakan galaksi dan kemudian hilang, tetapi pertama -tama merobeknya ke aliran bintang yang panjang ini,” kata Juric. “Kita dapat melihat aliran bintang ini, dan berdasarkan di mana mereka berada, apa bentuknya, dan bagaimana semua galaksi ini bergerak, kita dapat merekonstruksi bagaimana Bima Sakti telah tumbuh sepanjang waktu.”

Apa yang memisahkan Rubin dari teleskop lain adalah kemampuannya untuk mempelajari apa yang oleh para astronom disebut sebagai “domain waktu,” atau bagaimana keadaan berubah seiring waktu. Secara historis para astronom telah fokus pada pencapaian gambar yang lebih dalam dan lebih dalam untuk mencari tahu jenis benda apa yang ada di alam semesta. Rubin mewakili pergeseran fokus dari gambar terdalam yang dimungkinkan ke urutan cepat jutaan gambar yang menangkap perubahan jangka pendek di langit malam.

“Saya pikir apa yang kita temukan dalam domain waktu dijamin revolusioner,” kata Tyson. “Terutama apa yang akan ditemukan dalam hal jenis objek baru yang meledak atau bergerak di langit.”

Bintang yang tiba -tiba pulsa atau meletus dapat membantu para astronom belajar tentang perilaku bintang yang sangat energik yang mempengaruhi evolusi seluruh galaksi, dari Bintang RR Lyrae yang berdenyut cerah di tonjolan galaksi pusat untuk pasangan yang sangat padat bintang neutron berputar menuju tabrakan.

“Idenya adalah kami menemukan sesuatu yang menarik, dan kemudian kami memberi tahu teman -teman kami tentang teleskop besar dengan spektrograf, sesuatu seperti Webb,” kata Juric, mengacu pada James Webb Space Telescope. “Dan kemudian masyarakat menggunakan instrumen itu untuk pergi dan menindaklanjutinya.”

Bintang yang meledak, fisika ekstrem, dan energi kosmik

Dengan puluhan ribu gambar yang diambil setiap bulan, Rubin akan memberi para astronom kesempatan terbaik yang pernah mereka miliki untuk menangkap fenomena yang langka dan mengagumkan. Bintang raksasa yang ditumbuk oleh lubang hitam supermasif, tabrakan besar yang dilepaskan Gelombang gravitasidan skenario aneh yang bahkan belum dipertimbangkan astrofisika akan muncul dalam jumlah yang belum pernah terjadi sebelumnya.

“Kami akan memberikan sampel besar hal -hal yang sangat menarik di mana kami dapat menguji dan mendorong batas -batas fisika seperti yang kami ketahui,” kata Juric. “Anda menguji fisika bukan di lingkungan kita sehari -hari, tetapi dalam kondisi paling ekstrem yang dapat Anda pikirkan. Hal -hal seperti, apa yang terjadi ketika bintang datang terlalu dekat dengan lubang hitam dan lubang hitam itu terpisah dan mulai memakannya?”

Rubi Gambar N akan sangat komprehensif sehingga para astrofisika percaya bahwa mereka bahkan dapat membantu mengurai misteri energi gelap, kekuatan asal yang tidak diketahui yang mendorong ekspansi yang semakin cepat dari alam semesta. Akselerasi ini dimulai sekitar 5 miliar tahun yang lalu, menunjukkan sesuatu mungkin telah berubah untuk memicu.

“Apa fisika energi gelap? Itulah pertanyaan yang kita cari.” Kata Tyson. “Kami sudah tahu bahwa itu di luar fisika yang dikenal.”

Untuk mencoba mempelajari bagaimana energi gelap dihasilkan, para ilmuwan akan memetakan distribusi temannya yang tak terlihat, materi gelap. Materi yang tidak terlihat ini tidak berinteraksi dengan cahaya, tetapi dapat dideteksi melalui lensa gravitasi, sebuah fenomena yang terjadi ketika cahaya dibengkokkan oleh gravitasi daerah bermassa tinggi, seperti di sekitar cluster galaksi.

“Observatorium Rubin akan melakukan ini dengan cara yang luar biasa,” kata Tyson. Ini akan “melihat jenis struktur filamen dari materi gelap di alam semesta dalam berbagai skala yang sangat luas.” Dengan perasaan bagaimana materi gelap didistribusikan di seluruh kosmos, para peneliti “dapat menggoda perilaku materi gelap sebagai fungsi waktu,” yang mengarah ke detail yang akan membatasi model apa yang mungkin mendorong energi gelap.

“Ada fisika baru tepat di sudut,” kata Tyson.

Seperti alam semesta yang berkembang itu sendiri, pemahaman kemanusiaan tentang kosmos akan berakselerasi.

“Akan ada aliran penemuan,” kata Juric. “Pada dasarnya setiap minggu akan ada sesuatu yang baru dan menarik selama beberapa tahun ke depan.”