's Werelds grootste digitale camera - een doorbraak in de astronomie

Op de top van Cerro Pachón, een 2.682 meter hoge berg ongeveer 482 kilometer ten noorden van de Chileense hoofdstad Santiago, wordt de nieuwe telescoop van het Vera Rubin Observatorium gereedgemaakt voor gebruik.

Het Vera Rubin-observatorium in aanbouw op de top van Cerro Pachón, Chili. (Foto: SLAC)

De camera van de telescoop wordt de grootste digitale camera ter wereld genoemd. Hij heeft een resolutie van 3.200 megapixels, wat overeenkomt met het aantal pixels van 300 mobiele telefoons. Elke foto beslaat een gebied aan de hemel ter grootte van 40 volle manen.

Elke drie nachten fotografeert de telescoop de hele zichtbare hemel, waardoor duizenden beelden ontstaan waarmee astronomen alles kunnen volgen wat beweegt of van helderheid verandert. De Vera Rubin Sterrenwacht verwacht zo'n 17 miljard sterren en 20 miljard sterrenstelsels te ontdekken die mensen op aarde nog nooit eerder hebben gezien.

"Er zijn zoveel dingen die Rubin gaat doen", zei observatoriumastronoom Clare Higgs. "We verkennen de hemel op manieren die we nog nooit eerder hebben gedaan, waardoor we vragen kunnen beantwoorden waar we nog nooit eerder aan hebben gedacht."

De telescoop zal de nachtelijke hemel precies tien jaar lang in kaart brengen en 1000 beelden per nacht maken. "Over tien jaar hebben we het over nieuwe wetenschappelijke gebieden, nieuwe klassen van objecten, nieuwe ontdekkingen. Dat is echt spannend", voegde Higgs eraan toe.

In de Rubin-telescoop bevindt zich de grootste camera ter wereld, ter grootte van een kleine auto, met een gewicht van 3.000 kg en een resolutie van 3.200 megapixels. (Foto: SLAC)

De schakelaar staat op het punt om om te gaan.

De bouw begon in 2015 en de telescoop is vernoemd naar de baanbrekende Amerikaanse astronoom Vera Rubin, die in 2016 overleed. Rubin was de eerste die het bestaan van donkere materie bevestigde – een ongrijpbare substantie die het grootste deel van de materie in het heelal vormt, maar die nog nooit eerder is waargenomen.

Hoewel Vera Rubin een Amerikaanse sterrenwacht is, bevindt het zich in de Chileense Andes. "Voor optische telescopen heb je een hoge, donkere en droge plek nodig", aldus Higgs, verwijzend naar problemen met lichtvervuiling en luchtvochtigheid, die de gevoeligheid van instrumenten verminderen. "De kwaliteit van de nachtelijke hemel in Chili is uitzonderlijk, daarom staan er hier zoveel telescopen."

De Rubin-telescoop bevindt zich momenteel in de laatste fase van de bouw en zal naar verwachting in 2025 in gebruik worden genomen . "We stemmen alles op elkaar af en zorgen ervoor dat alle systemen, van boven tot de leidingen en data, zo soepel en optimaal mogelijk op elkaar aansluiten. Alles is voorbereid voor de komende tien jaar ", aldus Higgs, die eraan toevoegde dat de planning nog kan veranderen.

De primaire spiegel van de telescoop heeft een diameter van 8,4 meter. (Foto: SLAC)

Het ontcijferen van het langdurige mysterie van het universum

De belangrijkste missie van de Rubin-telescoop is de Legacy Survey of Space and Time (LSST) en zal 10 jaar duren.

Rubins camera kan elke 30 seconden een foto maken en genereert daarmee 20 terabyte aan data in 24 uur. Na voltooiing zal het onderzoek meer dan 60 miljoen gigabyte aan ruwe data hebben gegenereerd.

Het duurt echter slechts 60 seconden om elke foto vanuit Chili naar een onderzoekslaboratorium in Californië (VS) te sturen. Daar worden de foto's eerst geanalyseerd door kunstmatige intelligentie en algoritmes. Ze kijken of er veranderingen of bewegende objecten zijn en genereren een waarschuwing als er iets wordt gedetecteerd.

"We verwachten zo'n 10 miljoen meldingen per nacht van de telescoop te zien", aldus Higgs. "Meldingen zijn alle veranderingen aan de hemel en omvatten veel wetenschappelijke aspecten, zoals objecten in het zonnestelsel, asteroïden en supernovae. We verwachten dat er miljoenen sterren in het zonnestelsel zijn en miljarden sterrenstelsels, en daarom is machine learning echt nodig."

De gegevens worden elk jaar vrijgegeven aan een selecte groep astronomen. Na twee jaar worden alle datasets openbaar gemaakt, zodat de wereldwijde wetenschappelijke gemeenschap ze kan bestuderen, aldus mevrouw Higgs.

Wetenschappers kijken uit naar vier belangrijke onderzoeksgebieden: het catalogiseren van het zonnestelsel, inclusief de ontdekking van verschillende nieuwe hemellichamen en mogelijk een verborgen planeet genaamd Planeet Negen; het in kaart brengen van het gehele sterrenstelsel van de aarde; het ontdekken van een speciaal type object, een zogenaamd 'transient object', dat in de loop van de tijd van positie of helderheid kan veranderen; en het begrijpen van de aard van donkere materie.

Verwacht wordt dat de telescoop van het Rubin Observatorium de diepste mysteries van het heelal kan ontrafelen. (Foto: SLAC)

De astronomische gemeenschap is enthousiast over het Vera Rubin Observatorium. David Kaiser, hoogleraar natuurkunde en wetenschapsgeschiedenis aan het Massachusetts Institute of Technology (VS), zei dat deze telescoop licht zal werpen op lang bestaande vragen over donkere materie en donkere energie – twee van de meest mysterieuze concepten in het heelal.

Een andere al lang bestaande kosmische puzzel die de Rubin-telescoop zou kunnen oplossen, is de zoektocht naar Planeet Negen. Konstantin Batygin, hoogleraar planetaire wetenschappen aan het California Institute of Technology, zei dat de telescoop een reële kans biedt om Planeet Negen rechtstreeks te detecteren. Zelfs als de planeet niet direct kan worden waargenomen, zouden gedetailleerde kaarten van de dynamische architectuur van het zonnestelsel – met name de verdeling van de banen van kleine hemellichamen – belangrijke tests opleveren voor de hypothese van Planeet Negen.

"De vooruitzichten zijn opwindend en zullen de ruimtewetenschap zeker revolutioneren", prees Priyamvada Natarajan, hoogleraar astronomie en natuurkunde aan de Yale University, de Rubin-telescoop.

Hua Yu (Bron: CNN)

Bron