Die größte Digitalkamera der Welt – ein Durchbruch in der Astronomie

Auf dem Gipfel des Cerro Pachón, einem 2.682 Meter hohen Berg rund 482 Kilometer nördlich der chilenischen Hauptstadt Santiago, bereitet sich das neue Teleskop des Vera-Rubin-Observatoriums auf die Inbetriebnahme vor.

Das Vera-Rubin-Observatorium befindet sich im Bau auf dem Gipfel des Cerro Pachón in Chile. (Foto: SLAC)

Die Kamera des Teleskops, die als größte Digitalkamera der Welt bezeichnet wird, verfügt über eine Auflösung von 3.200 Megapixeln, was der Pixelanzahl von 300 Mobiltelefonen entspricht, und jedes Foto wird eine Himmelsfläche abdecken, die so groß ist wie 40 Vollmonde.

Alle drei Nächte fotografiert das Teleskop den gesamten sichtbaren Himmel und erzeugt so Tausende von Bildern, die es Astronomen ermöglichen, alles zu verfolgen, was sich bewegt oder in seiner Helligkeit verändert. Das Vera-Rubin-Observatorium erwartet, rund 17 Milliarden Sterne und 20 Milliarden Galaxien zu entdecken , die Menschen auf der Erde noch nie zuvor gesehen haben.

„Rubin wird so vieles ermöglichen“, sagte die Astronomin Clare Higgs vom Observatorium. „Wir erforschen den Himmel auf völlig neue Weise und können dadurch Fragen beantworten, an die wir vorher noch nie gedacht haben.“

Das Teleskop wird den Nachthimmel genau zehn Jahre lang durchkämmen und dabei jede Nacht 1000 Bilder aufnehmen. „In zehn Jahren werden wir über neue Wissenschaftsgebiete , neue Objektklassen und neue Entdeckungen sprechen. Das ist wirklich aufregend“, fügte Frau Higgs hinzu.

Im Rubin-Teleskop befindet sich die größte Kamera der Welt: Sie ist so groß wie ein Kleinwagen, wiegt 3.000 kg und hat eine Auflösung von 3.200 Megapixeln. (Foto: SLAC)

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Der Bau begann 2015 und das Teleskop ist nach der bahnbrechenden amerikanischen Astronomin Vera Rubin benannt, die 2016 verstarb. Rubin war die Erste, die die Existenz der Dunklen Materie bestätigte – einer schwer fassbaren Substanz, die den größten Teil der Materie im Universum ausmacht, aber noch nie beobachtet wurde.

Obwohl Vera Rubin eine nationale Sternwarte der USA ist, liegt sie in den chilenischen Anden. „Für optische Teleskope braucht man einen hochgelegenen, dunklen und trockenen Standort“, erklärte Higgs und bezog sich dabei auf die Probleme mit Lichtverschmutzung und Luftfeuchtigkeit, die die Empfindlichkeit der Instrumente beeinträchtigen. „Die Qualität des Nachthimmels in Chile ist außergewöhnlich, weshalb es hier so viele Teleskope gibt.“

Das Rubin-Teleskop, das sich derzeit in der Endphase des Baus befindet, soll voraussichtlich 2025 in Betrieb genommen werden . „Wir richten alles aus und stellen sicher, dass alle Systeme, von der Spitze bis hin zu den Leitungen und Datenleitungen, so reibungslos und optimal wie möglich verbunden sind. Alles ist für das kommende Jahrzehnt vorbereitet “, sagte Higgs und merkte an, dass sich der Zeitplan noch ändern könne.

Der Hauptspiegel des Teleskops hat einen Durchmesser von 8,4 m. (Foto: SLAC)

Entschlüsselung des langjährigen Mysteriums des Universums

Die Hauptmission des Rubin-Teleskops heißt Legacy Survey of Space and Time (LSST) und wird 10 Jahre dauern.

Rubins Kamera kann alle 30 Sekunden ein Bild aufnehmen und so innerhalb von 24 Stunden 20 Terabyte an Daten erzeugen. Nach Abschluss der Untersuchung werden mehr als 60 Millionen Gigabyte an Rohdaten vorliegen.

Allerdings dauert es nur 60 Sekunden, jedes Foto von Chile in ein Forschungslabor in Kalifornien (USA) zu übertragen, wo es zunächst von künstlicher Intelligenz und Algorithmen analysiert wird, um nach Veränderungen oder sich bewegenden Objekten zu suchen und gegebenenfalls eine Warnung auszulösen.

„Wir erwarten rund 10 Millionen Warnmeldungen pro Nacht vom Teleskop“, sagte Higgs. „Warnmeldungen umfassen alle Veränderungen am Himmel und beinhalten viele wissenschaftliche Phänomene wie Objekte im Sonnensystem, Asteroiden und Supernovae. Wir gehen davon aus, dass es Millionen von Sternen und Milliarden von Galaxien im Sonnensystem gibt, weshalb maschinelles Lernen unerlässlich ist.“

Die Daten werden jedes Jahr einer ausgewählten Gruppe von Astronomen zugänglich gemacht, und nach zwei Jahren wird jeder Datensatz der globalen wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Untersuchung zur Verfügung gestellt, sagte Frau Higgs.

Es gibt vier Hauptforschungsbereiche, auf die sich die Wissenschaftler freuen: die Katalogisierung des Sonnensystems – einschließlich der Entdeckung mehrerer neuer Himmelskörper und vielleicht eines verborgenen Planeten namens Planet Neun; die Kartierung der gesamten Galaxie der Erde; die Entdeckung eines besonderen Objekttyps, der als „transientes Objekt“ bezeichnet wird und der seine Position oder Helligkeit im Laufe der Zeit verändern kann; und das Verständnis der Natur der dunklen Materie.

Das Teleskop des Rubin-Observatoriums soll die tiefen Geheimnisse des Universums entschlüsseln können. (Foto: SLAC)

Die Astronomie-Community ist begeistert vom Vera-Rubin-Observatorium. David Kaiser, Professor für Physik und Wissenschaftsgeschichte am Massachusetts Institute of Technology (USA), sagte, dass dieses Teleskop Aufschluss über seit langem bestehende Fragen zu dunkler Materie und dunkler Energie geben wird – zwei der geheimnisvollsten Konzepte im Universum.

Ein weiteres, seit Langem bestehendes kosmisches Rätsel, das das Rubin-Teleskop lösen könnte, ist die Suche nach Planet Neun. Konstantin Batygin, Professor für Planetenwissenschaften am California Institute of Technology, erklärte, das Teleskop biete eine reelle Chance, Planet Neun direkt nachzuweisen. Selbst wenn der Planet nicht direkt beobachtet werden kann, würden detaillierte Karten der dynamischen Struktur des Sonnensystems – insbesondere der Verteilung der Umlaufbahnen kleiner Himmelskörper – wichtige Tests für die Hypothese von Planet Neun liefern.

„Die Aussichten sind aufregend und werden die Weltraumforschung mit Sicherheit revolutionieren“, lobte Priyamvada Natarajan, Professorin für Astronomie und Physik an der Yale University, das Rubin-Teleskop.

Hua Yu (Quelle: CNN)

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