Obserwatorium im. Very C. Rubin rozpoczyna zdjęcia do filmu "Legacy Survey of Space and Time". W roli głównej nasz Wszechświat!
Rozpoczyna się nowa era astronomii i astrofizyki – Obserwatorium im. Very C. Rubin uruchamia projekt LSST, czyli najbardziej szczegółowy filmowy zapis Wszechświata. W inicjatywie tej bierze udział polskie konsorcjum złożone z ośmiu instytucji, któremu przewodzi Narodowe Centrum Badań Jądrowych.
Po latach przygotowań prowadzonych przez tysiące naukowców z całego świata rozpoczynają się rewolucyjne badania południowego nieba. W ciągu najbliższej dekady obserwatorium w Chile będzie rejestrować ultrawysokiej rozdzielczości “film poklatkowy” przedstawiający nasz Wszechświat widoczny z południowej półkuli ziemskiej. Projekt finansowany przez Narodową Fundację Naukową Stanów Zjednoczonych (NSF) oraz Departament Energii Stanów Zjednoczonych (DOE) na nowo zdefiniuje współczesną kosmologię i astrofizykę. Działalność naukowa obserwatorium opiera się na ogromnym wysiłku zespołu odpowiedzialnego za instrumenty oraz współpracy między Chile a Stanami Zjednoczonymi, a także na wkładzie międzynarodowych zespołów (w tym grupy naukowców z Polski), którzy brali udział w opracowaniu programu obserwacyjnego i będą analizować dane zebrane w ciągu najbliższych dziesięciu lat.
„To niesamowite i dające do myślenia doświadczenie – znaleźć się tu i teraz, w momencie, gdy rozpoczynamy projekt Legacy Survey of Space and Time, po ponad dwóch dekadach wytężonej pracy naszego oddanego zespołu” – mówi Robert Blum, dyrektor Obserwatorium Very C. Rubin w NSF NOIRLab.
„Decyzja o oficjalnym uruchomieniu LSST została podjęta po okresie optymalizacji systemu oraz dokładnej analizie operacyjnej gotowości technicznej, wydajności systemu danych i walidacji naukowej” – mówi Željko Ivezić, dyrektor LSST. Analizy obejmowały jakość obrazu, szybkość obserwacji, dostępność i niezawodność systemu oraz precyzję kalibracji.
Teleskop w Obserwatorium Very Rubin ma ogromną zdolność zbierania światła dzięki zwierciadłu o średnicy 8,4 m, a jednocześnie możliwość szybkiego skanowania nieba oraz szerokie pole widzenia. Dzięki kamerze o rozdzielczości 3200 megapikseli – największej cyfrowej kamerze na świecie – co około 40 sekund rejestrowany jest nowy, szczegółowy obraz nieba południowego. Czułość i prędkość działania pozwolą obserwatorium każdej nocy wykrywać słabo widoczne obiekty i zjawiska przejściowe z niezwykłą skutecznością.
„Potrzeba było 20 lat intensywnych badań naukowych, prac inżynieryjnych i nie tylko, aby dotrzeć do punktu, w którym możemy powiedzieć ‘akcja’ i rozpocząć kręcenie tej wielkiej filmowej opowieści o Wszechświecie” – mówi Phil Marshall, zastępca dyrektora ds. operacyjnych Rubin w SLAC. „Miliony detekcji tylko w ciągu ostatnich kilku miesięcy pokazują, że Rubin już działa jako fabryka odkryć. Teraz łączymy to wszystko w jedną całość”.
Projekt ożywia Wszechświat, rzucając światło na wiele zjawisk: pulsujące gwiazdy, wybuchy supernowych, historię galaktyk, tajemnice ciemnej energii i ciemnej materii oraz zupełnie nowe obiekty, których nigdy wcześniej nie obserwowaliśmy. Niektóre procesy kosmiczne przebiegają powoli, w nieprzewidywalny sposób lub niezwykle rzadko, dlatego kluczowe znaczenie ma dziesięcioletni program obserwacji. Powrót do każdego punktu na niebie około 800 razy w ciągu dekady, dostarczy społeczności naukowej obserwacji niezbędnych do odkrywania subtelnych zmian, uchwycenia poruszających się obiektów oraz badania przyspieszającego rozszerzania się Wszechświata.
Obserwatorium nie tylko pomaga odkrywać tajemnice odległego Wszechświata, ale jest również najpotężniejszym narzędziem do badania Układu Słonecznego, jakie kiedykolwiek zbudowano. Wykonując około tysiąca zdjęć każdej nocy, Rubin stworzy niezwykle szczegółowy przegląd Układu Słonecznego, obejmujący miliony asteroid i komet. Już w ciągu zaledwie półtora miesiąca, podczas wczesnych obserwacji optymalizacyjnych, odkryto ponad 11 000 nieznanych dotąd asteroid, w tym 33 obiekty bliskie Ziemi i 380 obiektów transneptunowych.
Projekt przyczyni się też do rozwoju astronomii wielokanałowej, czyli badania zjawisk kosmicznych z wykorzystaniem wielu sygnałów, takich jak światło, fale grawitacyjne i promieniowanie kosmiczne. Szybkie i liczne detekcje zdarzeń takich jak wybuchy gwiazd oraz zderzenia obiektów zwartych pozwolą innym teleskopom na dalsze badanie tych ulotnych zjawisk.
Każdej nocy Obserwatorium Very Rubin gromadzi około dziesięciu terabajtów danych i generuje aż siedem milionów powiadomień o zmianach na nocnym niebie. Powiadomienia te są przekazywane do systemów pośredniczących – zautomatyzowanych narzędzi, które sortują i klasyfikują te zmiany, umożliwiając naukowcom szybkie podjęcie działań.
Polska od ponad dekady zaangażowana jest w projekt LSST, który został również uwzględniony na Polskiej Mapie Drogowej Infrastruktur Badawczych. Narodowe Centrum Badań Jądrowych (NCBJ) kieruje polskim konsorcjum LSST, w którego skład wchodzi obecnie osiem instytucji; oprócz NCBJ są to: Centrum Fizyki Teoretycznej Polskiej Akademii Nauk (CFT PAN), Centrum Astronomiczne im. Mikołaja Kopernika Polskiej Akademii Nauk (CAMK PAN), Uniwersytet im. Adama Mickiewicza w Poznaniu (UAM), Uniwersytet Jagielloński (UJ), Uniwersytet Mikołaja Kopernika (UMK), Uniwersytet Warszawski (UW) oraz Uniwersytet Wrocławski (UWr). Koordynatorem polskiego konsorcjum jest prof. Agnieszka Pollo z NCBJ.
Wkład rzeczowy polskiego konsorcjum w projekt LSST obejmuje Niezależne Centrum Dostępu Danych (Independent Data Access Center, IDAC), które jest tworzone w Polsce, oraz oprogramowanie służące do analizy danych. „Biorąc pod uwagę ogromną ilość danych z LSST, ich analiza będzie wyzwaniem, z jakim astronomowie nie mieli dotąd do czynienia. Są to prawdziwie astronomicznie wielkie zbiory danych, które będą wymagały nowoczesnych, zautomatyzowanych metod analizy, w tym opartych na uczeniu maszynowym i sztucznej inteligencji. Budowa IDAC w Polsce pomoże nam szkolić przyszłych specjalistów – z których część pozostanie w środowisku akademickim, a inni znajdą pracę w firmach” – mówi dr Krzysztof Nawrocki z NCBJ, który kieruje pracami nad stworzeniem centrum danych.
„W skład polskiego konsorcjum wchodzi ponad 70 uczonych – specjalistów z zakresu astronomii, astrofizyki, kosmologii, planetologii, informatyki, analizy danych. To rewolucyjne przedsięwzięcie wymaga współpracy międzydyscyplinarnej oraz opracowania nowych metod analizy, które poradzą sobie z ogromną ilością danych naukowych generowanych każdej nocy. Zarówno czas trwania, jak i precyzja obserwacji LSST pozwolą nam rejestrować niezwykle rzadkie zjawiska, co doprowadzi do licznych odkryć, w tym takich, których obecnie nie da się przewidzieć” – mówi prof. Agnieszka Pollo, przewodnicząca polskiego konsorcjum LSST.
Zainteresowania badawcze członków polskiego konsorcjum obejmują wszystkie obszary astronomii: od małych ciał Układu Słonecznego, poprzez właściwości gwiazd i Drogi Mlecznej, aż po badania odległych galaktyk, kwazarów oraz wielkoskalowej struktury Wszechświata.
Oprogramowanie przygotowane w ramach wkładu rzeczowego pomoże m.in. określać własności galaktyk, prześledzić odchylenia od obecnie przyjętego standardowego modelu Wszechświata, badać właściwości ciemnej energii lub określić stałą Hubble’a na podstawie obserwacji echa świetlnego w kwazarach.
Na Uniwersytecie Mikołaja Kopernika (UMK) astronomowie zamierzają wykorzystać teleskop LSST do zbadania, czy Wszechświat rozszerza się w różnym tempie w różnych kierunkach w skali setek megaparseków (odległość rzędu około miliarda lat świetlnych). „Spodziewamy się wykryć tę zależność od kierunku, ponieważ rzeczywisty Wszechświat jest bardziej złożony niż nasz uproszczony model” – mówi prof. Boudewijn Roukema z Instytutu Astronomii UMK.
Dane z przeglądu LSST otworzą przed naukowcami i społeczeństwem bramę do kolejnych odkryć. Będzie to nowy sposób poznawania Wszechświata i ujawniania jego tajemnic.
Aby śledzić stan projektu LSST w czasie rzeczywistym, zapraszamy na stronę rubinobservatory.org.
