ال مرصد فيرا سي روبين اتخذت خطوة أخرى نحو الضوء الأول ، الذي كان متوقعًا لبعض الوقت في عام 2022. التقطت كاميرتها الهائلة بدقة 3200 ميجابكسل للتو أول صورة لها أثناء الاختبار المعملي في مختبر المسرع الوطني SLAC . الكاميرا هي الأكبر على الإطلاق ، وقوتها غير المسبوقة هي القوة الدافعة وراء مسح تراث العشر سنوات للمكان والزمان (LSST) الذي أجراه المرصد.
عند إقرانها بالمرآة الأساسية التي يبلغ طولها 8.4 مترًا ، تُعد الكاميرا وحشية مذهلة تنتج البيانات. يحتوي المستوى البؤري الخاص به على 189 جهازًا منفصلاً مقرون الشحن (CCDs) يلتقط كل منها 16 ميغا بكسل. كل صورة 3200 ميغا بكسل ستستغرق 378 شاشة تلفزيون عالية الدقة 4K لعرضها.
كل صورة ضخمة جدًا لدرجة أن واحدة تلتقط مساحة من السماء تعادل 40 قمراً كاملاً. يقول الفريق الذي يقف وراء الكاميرا أن مستشعرات الصورة قوية جدًا لدرجة أنها ستكون قادرة على 'رؤية' الأشياء التي تكون أكثر قتامة 100 مليون مرة مما يمكن أن تراه العين المجردة. يشير بيان صحفي لـ SLAC إلى أنه عند هذا المستوى من الحساسية ، يمكنك رؤية شمعة من على بعد آلاف الأميال.
'ستعمل هذه الميزات الفريدة على تمكين برنامج العلوم الطموح لمرصد روبن.'
ستيفن ريتز ، عالم المشروع ، LSST Camera ، جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز.
قال فينسينت ريوت ، مدير مشروع كاميرا LSST من مختبر لورانس ليفرمور الوطني التابع لوزارة الطاقة: 'هذه علامة فارقة كبيرة بالنسبة لنا'. 'المستوى البؤري سينتج صور LSST ، لذلك فهي العين القادرة والحساسة لمرصد روبن.'
وقال ستيفن كان من SLAC ، مدير المرصد ، في أ خبر صحفى ، 'يعتبر هذا الإنجاز من بين أهم الإنجازات في مشروع مرصد روبين بأكمله. يُعد استكمال المستوى البؤري لكاميرا LSST واختباراتها الناجحة انتصارًا كبيرًا لفريق الكاميرا الذي سيمكن مرصد روبن من تقديم الجيل التالي من العلوم الفلكية '.
لمدة عشر سنوات ، سيجمع المرصد أكثر من 20 تيرابايت من البيانات كل ليلة. وبنهاية مسح العشر سنوات ، سيكون قد أنتج 60 بيتابايت.
سيتم إنتاج الكثير من البيانات ، في الواقع ، سيكون هناك خطان مخصصان لبيانات الألياف الضوئية عالية السرعة بسعة 40 جيجابايت للتعامل معها. ستنتقل كل هذه البيانات إلى مركز الأرشيف في الولايات المتحدة. هناك ، ستتم معالجتها وتخزينها وإتاحتها للمجتمع.
سينتج مرصد روبن كمية غير عادية من البيانات ، وتتطلب إدارته ألياف بصرية عالية السرعة ومرفق بيانات. حقوق الصورة: Rubin Obs / NSF / AURA
UsageTerms Creative Commons Attribution Share Alike 4.0 الترخيص الدولي
سيؤدي جمع كل هذه الصور ومعالجتها إلى إنشاء مخرجات مرصد روبن: صور بانورامية واسعة النطاق للسماء الجنوبية ، صورة واحدة كل بضع ليالٍ لمدة 10 سنوات. ستضيف كل تلك الصور ما يصل إلى مقطع فيديو واحد كبير مدته عشر سنوات لسماء الليل.
ستكون هذه المساهمة الأساسية لمرصد روبن في علم الفلك: مسح تراث الفضاء والزمان (LSST). سيكون LSST كتالوجًا لحوالي 20 مليار مجرة ، عدد المجرات أكثر من البشر. سوف تجد جميع أنواع الأجسام العابرة ، مثل الكويكبات التي تدور حول نظامنا الشمسي ، بالإضافة إلى المستعرات الأعظمية البعيدة. سيساعد ذلك في رسم خريطة للمادة المظلمة والطاقة المظلمة ، وكذلك مجرتنا درب التبانة.
يتكون نظام استشعار الكاميرا من وحدات تسمى الأطواف. كل طوف يحتوي على عدة حساسات لكل منها ، وهناك نوعان من الأطواف. 21 طوفًا تحتوي على تسعة مجسات لكل منها ، وتلك الـ 21 هي المسؤولة عن الحصول على الصور. ثم هناك أربعة طوافات خاصة. تحتوي كل واحدة على ثلاثة أجهزة استشعار ، وهي مسؤولة عن تركيز الكاميرا والمزامنة مع دوران الأرض.
قام فريق كاميرا تلسكوب المسح الشامل الكبير (LSST) بتركيب أول 21 طوفًا علميًا - مصفوفات 3 × 3 من مستشعرات التصوير الحديثة. تُظهر هذه الصورة إحدى مصفوفات التقاط الصور 3 × 3 ، وواحدة من مصفوفات التصويب والمزامنة الأصغر. وسيعمل نظام التصوير على التقاط صور غير مسبوقة للسماء الليلية تبلغ 3200 ميجابكسل ، والتي ستنتج بمرور الوقت أكبر فيلم فيزيائي فلكي في العالم. الصورة: Farrin Abbott / SLAC
قال ستيفن ريتز ، عالم مشروع كاميرا LSST في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز: 'هذه المواصفات مذهلة للغاية'. 'ستعمل هذه الميزات الفريدة على تمكين برنامج العلوم الطموح لمرصد روبن.'
قال ريتز: 'ستعمل هذه البيانات على تحسين معرفتنا بكيفية تطور المجرات بمرور الوقت وستسمح لنا باختبار نماذجنا للمادة المظلمة والطاقة المظلمة بشكل أعمق ودقة من أي وقت مضى'. 'المرصد سيكون مرفقًا رائعًا لمجموعة واسعة من العلوم - من الدراسات التفصيلية لنظامنا الشمسي إلى دراسات الأجسام البعيدة باتجاه حافة الكون المرئي.'
يحتوي المستوى البؤري لكاميرا LSST على مساحة سطح كبيرة بما يكفي لالتقاط جزء من السماء بحجم 40 قمرًا كاملاً. دقتها عالية لدرجة أنه يمكنك اكتشاف كرة الغولف من على بعد 15 ميلاً. حقوق الصورة: Greg Stewart / SLAC National Accelerator Laboratory
لقد استغرق الأمر من فريق الكاميرا عدة أشهر لتركيب الأطواف على المستوى البؤري. الطوافات عبارة عن معدات باهظة الثمن للغاية. يمكن أن تكلف كل واحدة ما يصل إلى 3 ملايين دولار ، والتفاوتات في التثبيت ضيقة للغاية. المسافة بين كل طوف أقل من خمسة شعيرات بشرية. يمكن أن تتصدع مستشعرات التصوير أيضًا إذا لامست بعضها البعض.
هانا بوليك هي مهندسة ميكانيكية في SLAC عملت على تكامل المستشعرات. وقالت في بيان صحفي: 'إن الجمع بين المخاطر العالية والتسامح الضيق جعل هذا المشروع صعبًا للغاية. ولكن مع فريق متعدد الاستخدامات ، فقد نجحنا في تحقيق ذلك '.
لالتقاط هذه الصور القليلة الأولى ، تم تبريد المستشعرات إلى درجة حرارة تشغيلها البالغة -101 درجة مئوية (-150 فهرنهايت). نظرًا لأنه لم يتم تجميع الكاميرا بالكامل بعد ، قام الفريق بعرض الصور على المستوى البؤري باستخدام 150 ميكرون الثقب . الأشياء المستخدمة في صور الاختبار ، كانت رأس قرنبيط روماني ، و نقش Flammarion ، صورة فيرا سي روبن هي نفسها ، صورة مجمعة لأعضاء فريق LSST ، وصور مجمعة لشعارات المؤسسات الأعضاء في LSST.
قال آرون رودمان من SLAC ، العالم المسؤول عن تجميع واختبار كاميرا LSST: 'إن التقاط هذه الصور هو إنجاز كبير'. 'من خلال المواصفات الصارمة ، دفعنا حقًا حدود ما هو ممكن للاستفادة من كل ملليمتر مربع من المستوى البؤري وتعظيم العلم الذي يمكننا فعله به.'
باستخدام جهاز عرض الثقب ، يعرض كل من يوسوكي أوتسومي من SLAC ، إلى اليمين ، وآرون رودمان الصور الأولى على المستوى البؤري لكاميرا LSST. من بين الأشياء الأولى التي تم تصويرها كان رأس رومانيسكو ، يظهر هنا ، تم اختياره بسبب نسيجه المفصل للغاية. حقوق الصورة: Jacqueline Orrell / SLAC National Accelerator Laboratory.
الخطوة التالية هي تجميع الكاميرا بأكملها. المستوى البؤري و ناظم البرد في جسم الكاميرا مع عدساتها الثلاث. يُعتقد أن إحدى تلك العدسات ، التي يبلغ قطرها 1.57 متر (5.1 قدم) ، هي العدسة العالمية أكبر عدسة بصرية عالية الأداء . هناك أيضًا مصراع ونظام تبادل فلاتر. إجمالاً ، ستكون الكاميرا بحجم سيارة الدفع الرباعي ، وبحلول عام 2021 ستكون جاهزة للاختبار النهائي. بعد ذلك ، سيتم شحنها إلى تشيلي.
قالت جوان هيويت ، كبيرة مسؤولي الأبحاث في SLAC ومدير المختبر المساعد للفيزياء الأساسية: 'على وشك الانتهاء من الكاميرا أمر مثير للغاية ، ونحن فخورون بلعب هذا الدور المركزي في بناء هذا المكون الرئيسي لمرصد روبن'. 'إنها علامة فارقة تجعلنا نقترب خطوة كبيرة من استكشاف الأسئلة الأساسية حول الكون بطرق لم نكن قادرين على القيام بها من قبل.'
خلال الأشهر القليلة المقبلة ، سيقوم فريق LSST Camera بدمج مكونات الكاميرا المتبقية ، بما في ذلك العدسات ، والغالق ونظام تبديل الفلتر. بحلول منتصف عام 2021 ، ستكون الكاميرا بحجم SUV جاهزة للاختبار النهائي. حقوق الصورة: Chris Smith / SLAC National Accelerator Laboratory
أحد الأشياء التي تجعل مرصد Vera C. Rubin مميزًا للغاية هو حقيقة أنه يصور نفس المناطق من السماء مرارًا وتكرارًا في تتابع سريع. كل هذا النشاط آلي إلى حد كبير أيضًا. هذا يعني أنه سيرصد الأجسام العابرة وسيكون قادرًا على تنبيه المراصد الأخرى لأشياء مثل المستعرات الأعظمية. سيسمح ذلك بظهور التلسكوبات القوية على الإنترنت قريبًا ، مثل تلسكوب كبير للغاية ، لجلب قوتهم للتأثير عليهم بطريقة لا يستطيع مرصد روبين القيام بها.
صورة اختبارية من مجسات التصوير في مرصد فيرا روبين. نظرًا لعدم دمج المستشعرات مع العدسات بعد ، استخدم الفريق ثقبًا لالتقاط هذه الصورة لبروكلي رومانسكو. حقوق الصورة: منظمة LSST.
جميع بيانات الصور الرائعة هذه ستكون متاحة لبقيتنا أيضًا. في عام 2007 ، أعلنت Google عن مشاركتها في المشروع. في حين أن بيانات LSST ستكون متاحة للباحثين في شكل أكثر خامًا ، فإن Google تريد استخدام خبراتها في البيانات لجعل بيانات LSST متاحة بشكل أكبر للجمهور. إنهم يأملون في توفير تغطية رقمية لأشياء مثل المستعرات الأعظمية والكويكبات والمجرات البعيدة.
الكلمات الجذابة لمرصد فيرا روبين هي 'واسعة وعميقة وسريعة'. ستعمل بشكل متكرر على مسح السماء ليلاً بمجال رؤية واسع ، بعمق عالي الدقة ، وستقوم بذلك بسرعة. لم يكن هناك شيء من هذا القبيل.
وحقيقة أن أي شخص لديه اتصال بالإنترنت سيكون قادرًا على المشاركة في الاكتشافات والصور تعني أن مرصد روبن يمكن أن يلهم أجيالًا من علماء الفلك المستقبليين ، بنفس الطريقة التي قام بها تلسكوب هابل الفضائي.