Badania kosmiczne: Obserwatorium Very C. Rubin dostarcza pierwsze obrazy z kosmosu

Niezliczone jasne gwiazdy, kolorowe chmury pyłu i gazu, galaktyki spiralne: pierwsze obrazy z głębin kosmosu, opublikowane w poniedziałek przez Obserwatorium Very C. Rubin, zadziwiają astronomów na całym świecie. Jedno zdjęcie pokazuje mały fragment gromady galaktyk w Pannie, drugie Mgławicę Trójlistną Koniczyny, kilka tysięcy lat świetlnych od Ziemi.

Obraz przedstawia mały fragment gromady galaktyk w Pannie. Widoczne są dwie uderzające galaktyki spiralne (na dole po prawej), trzy łączące się galaktyki (na górze po prawej), kilka grup odległych galaktyk i liczne gwiazdy Drogi Mlecznej.

Źródło: ---/NSF-DOE Vera C. Rubin Observ

Te zdjęcia to dopiero początek nowej ery eksploracji kosmosu zapoczątkowanej przez Obserwatorium Very C. Rubin — projekt amerykańskiej National Science Foundation i Biura Nauki Departamentu Energii USA. Znajdujący się wysoko w chilijskich Andach teleskop będzie badał niebo półkuli południowej przez dziesięć lat. Będzie wykorzystywał największą cyfrową kamerę, jaką kiedykolwiek zbudowano.

Instrument o wadze 2,8 tony, którego rozmiar obrazu wynosi dziesięć stopni kwadratowych — mniej więcej 50 razy więcej niż powierzchnia pełni księżyca — jest sercem obserwatorium. Nazywa się „Legacy Survey of Space and Time” (LSST). Wykonuje on zdjęcia innego regionu południowego nieba mniej więcej co 40 sekund.

„Dzięki imponującym 3200 megapikselom każdy uchwycony obraz dostarcza wystarczająco dużo szczegółów, aby zidentyfikować piłkę golfową z odległości 25 kilometrów” — napisała Noelia Noël, astrofizyk z University of Surrey w Wielkiej Brytanii, w artykule dla „The Conversation”. Obserwacje ostatecznie doprowadzą do powstania obrazu poklatkowego o wysokiej rozdzielczości zmieniającego się nocnego nieba.

Naukowcy spodziewają się zbioru danych obejmującego około 40 miliardów obiektów niebieskich — w tym gwiazd Drogi Mlecznej, czarnych dziur, odległych galaktyk, a nawet obiektów w naszym układzie słonecznym, takich jak asteroidy, które ewoluują i zmieniają się. „To astronomia nie jako statyczna migawka, ale jako kosmiczna historia, która rozgrywa się noc po nocy” — mówi Noël. Około 20 terabajtów danych jest gromadzonych każdej nocy.

„Ilość danych rejestrowanych przez nowe teleskopy jest bezprecedensowa, częściowo dzięki boomowi teleskopów badawczych, takich jak Vera Rubin” — powiedziała Esra Bulbul, astronomka z Max Planck Institute for Extraterrestrial Physics. „To sprawia, że ​​jest to szczególnie ekscytujące dla nas, badaczy astronomii i teoretycznej astrofizyki, ponieważ ilość danych oraz ich stale rosnąca precyzja i jakość prawdopodobnie pozwolą nam odkryć zupełnie nową fizykę”.

Obserwatorium Very C. Rubin w Chile oferuje nieograniczony widok na nocne niebo.

Źródło: H. Stockebrand/NSF-DOE Vera C.R.

Astronomowie mają nadzieję odkryć pięć milionów nowych asteroid w regionie między Marsem a Jowiszem, pasie asteroid. Obecnie znanych jest tam 1,4 miliona. Ponadto na innych orbitach znajduje się kilkaset tysięcy asteroid. Niektóre z tych obiektów mogą zbliżać się do Ziemi, a zatem stanowić potencjalne zagrożenie. Eksperci mają nadzieję zwiększyć dziesięciokrotnie liczbę znanych asteroid bliskich Ziemi, przechwytując w ten sposób co najmniej 70 procent niebezpiecznych obiektów większych niż 140 metrów.

Obserwatorium Very C. Rubin przeprowadzi również dokładną inwentaryzację zewnętrznego układu słonecznego poza orbitą Neptuna. Krąży tam duża liczba lodowych obiektów, w tym pięć planet karłowatych, takich jak Pluton, które prawie się nie zmieniły od czasu powstania układu słonecznego 4,5 miliarda lat temu. Eksploracja tych odległych lodowych światów może dostarczyć astronomom nowych spostrzeżeń na temat wczesnej historii układu słonecznego.

Pierwsze pomysły na duży teleskop do badania nieba krążyły już na początku lat 90. W tym czasie projekt koncentrował się na rozwikłaniu tajemnicy ciemnej materii.

To utrzymuje galaktyki i gromady galaktyk razem: widoczna materia w postaci gwiazd i obłoków gazu jest daleka od wystarczającej, aby przeciwdziałać siłom odśrodkowym za pomocą przyciągania grawitacyjnego. Obserwowane ruchy są zbyt szybkie; bez dodatkowej masy – mianowicie ciemnej materii – galaktyki i gromady galaktyk rozleciałyby się w astronomicznie krótkim czasie. I chociaż w kosmosie jest pięć razy więcej ciemnej materii niż normalnej materii – materiału, z którego zbudowane są gwiazdy, planety i my, ludzie – nikt jeszcze nie wie, z czego składa się ciemna materia.

Obserwatorium Very C. Rubin ma nadzieję, że mapując kształt i rozmieszczenie miliardów galaktyk, dowie się więcej o fizycznej naturze ciemnej materii, a także ciemnej energii, która może odpowiadać za przyspieszoną ekspansję wszechświata.

Całkowity koszt Obserwatorium Very C. Rubin wynosi około 800 milionów dolarów, a jego roczne koszty operacyjne wynoszą od 20 do 30 milionów dolarów. Obserwatorium zostało nazwane na cześć amerykańskiej astronom Very Rubin, która dostarczyła pierwszego wyraźnego dowodu na istnienie ciemnej materii — zjawiska, które teleskop ma badać.

Budowa nowego obserwatorium rozpoczęła się w 2011 r. na 2700-metrowym Cerro Pachón. Ten łańcuch górski od dawna słynie z doskonałej widoczności – w bezpośrednim sąsiedztwie znajduje się kolejny duży teleskop, Gemini South. 12 marca tego roku zainstalowano kamerę LSST i rozpoczęła się końcowa faza testowania obserwatorium.

Operacje naukowe rozpoczną się 23 czerwca. I jak zawsze, gdy naukowcy zapuszczają się dalej w kosmos z nowymi instrumentami, należy spodziewać się niespodzianek. „Odkrycia mogą doprowadzić do powstania zupełnie nowych dziedzin astronomii” — powiedział Adam Miller z Northwestern University w USA. „Rubin najprawdopodobniej znajdzie rzeczy, których istnienia nikt nawet nie podejrzewa”.

RND/dpa/funt