Największy aparat cyfrowy w historii. Nakręci film trwający 10 lat

Po dwóch dekadach projektowania, budowy i testów jedno z najbardziej zaawansowanych obserwatoriów astronomicznych na świecie rozpoczęło regularne obserwacje nieba. NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory, zlokalizowane na górze Cerro Pachón w Chile, oficjalnie rozpoczęło realizację programu Legacy Survey of Space and Time (LSST), dziesięcioletniego projektu, którego celem jest stworzenie najbardziej kompletnego zapisu zmieniającego się Wszechświata.

Projekt ten ma zmienić sposób prowadzenia badań astronomicznych. Zamiast wykonywać pojedyncze zdjęcia wybranych fragmentów nieba, obserwatorium będzie systematycznie, co kilka dni fotografowało niemal całe południowe niebo.

Dzięki temu naukowcy otrzymają coś, czego dotąd nie mieli, wieloletni zapis zmian zachodzących w kosmosie, pozwalający śledzić narodziny i śmierć gwiazd, ruch planetoid czy ewolucję odległych galaktyk.

Sercem całego obserwatorium jest największy aparat cyfrowy, jaki kiedykolwiek skonstruowano. Kamera LSST Camera ma rozdzielczość 3200 megapikseli, czyli 3,2 gigapiksela. To urządzenie o masie około trzech ton, wielkością przypominające niewielki samochód.

Matryca aparatu składa się z 189 niezwykle czułych sensorów CCD. Gdyby wyświetlić pojedyncze zdjęcie wykonane przez tę kamerę w pełnej rozdzielczości, potrzeba byłoby setek ekranów telewizorów 4K ustawionych obok siebie, aby pokazać wszystkie szczegóły obrazu.

Pole widzenia kamery jest równie imponujące. Jedno zdjęcie obejmuje fragment nieba odpowiadający powierzchni około 45 tarcz Księżyca w pełni. Dzięki temu obserwatorium może jednocześnie rejestrować miliony gwiazd, galaktyk i innych obiektów astronomicznych.

Nowe zdjęcie wykonywane jest mniej więcej co 40 sekund. Tak szybkie tempo pracy pozwala nie tylko dokumentować odległy Wszechświat, lecz także wykrywać obiekty poruszające się w Układzie Słonecznym oraz krótkotrwałe zjawiska, które wcześniej mogły pozostać niezauważone.

Tak ogromna liczba zdjęć oznacza również rekordową ilość danych. Każdej nocy obserwatorium zapisuje około 10 terabajtów informacji. To ilość odpowiadająca tysiącom godzin materiałów wideo w wysokiej rozdzielczości.

Jeszcze ważniejsze jest to, że system automatycznie analizuje wszystkie nowe obrazy i porównuje je z wcześniejszymi obserwacjami. Jeśli wykryje zmianę, pojawienie się nowego obiektu, rozbłysk gwiazdy albo przelatującą asteroidę, natychmiast generowany jest komunikat dla astronomów.

Takich powiadomień może pojawiać się nawet 7 mln każdej nocy. Specjalne systemy komputerowe będą je automatycznie klasyfikować, umożliwiając naukowcom błyskawiczne skierowanie innych teleskopów na najbardziej interesujące obiekty.

LSST nie jest klasycznym przeglądem astronomicznym. To projekt, którego główną ideą jest regularne powracanie do tych samych obszarów nieba przez pełne dziesięć lat. Każdy fragment południowej półkuli niebieskiej zostanie sfotografowany średnio około 800 razy.

Dzięki temu astronomowie będą mogli analizować zjawiska rozciągnięte w czasie, których nie da się uchwycić podczas pojedynczych obserwacji. Dotyczy to między innymi wybuchów supernowych, zmian jasności gwiazd zmiennych, ruchów planetoid i komet, aktywności supermasywnych czarnych dziur czy procesów związanych z rozszerzaniem się Wszechświata.

To właśnie dlatego projekt często porównywany jest do tworzenia filmu zamiast pojedynczego zdjęcia. Kolejne obrazy wykonane przez obserwatorium zostaną połączone w gigantyczną sekwencję pokazującą, jak zmienia się kosmos z miesiąca na miesiąc i z roku na rok.

Obserwatorium nie będzie zajmowało się wyłącznie odległymi galaktykami. Równie ważnym zadaniem jest szczegółowa inwentaryzacja Układu Słonecznego.

Podczas pierwszych tygodni obserwacji testowych teleskop odkrył już ponad 11 tys. wcześniej nieznanych asteroid, w tym 33 obiekty należące do grupy planetoid zbliżających się do Ziemi oraz 380 obiektów znajdujących się za orbitą Neptuna.

To dopiero początek. W ciągu najbliższych lat Rubin ma odkryć miliony nowych asteroid i komet, tworząc najbardziej kompletną bazę małych ciał Układu Słonecznego w historii astronomii. Dane te pomogą lepiej poznać proces powstawania planet, a także zwiększą możliwości monitorowania obiektów potencjalnie zagrażających Ziemi.

Po zakończeniu programu LSST powstanie jedna z największych baz danych naukowych w historii. Znajdą się w niej informacje o miliardach obiektów astronomicznych oraz biliony wykonanych pomiarów.

Regularnie publikowane zbiory danych będą udostępniane społeczności naukowej, umożliwiając prowadzenie badań przez tysiące zespołów na całym świecie. Tak ogromny zasób informacji ma szansę przyspieszyć odkrycia nie tylko w astronomii, ale także w informatyce, analizie danych oraz rozwoju metod sztucznej inteligencji wykorzystywanych do przetwarzania obrazów.

Rozpoczęcie programu LSST oznacza początek nowego etapu obserwacji kosmosu. Zamiast pojedynczych fotografii astronomowie otrzymają ciągły zapis zmian zachodzących we Wszechświecie przez całą dekadę.

Tak szczegółowego materiału nauka jeszcze nie miała do dyspozycji, a jego analiza może przynieść odpowiedzi na pytania dotyczące zarówno naszego Układu Słonecznego, jak i najbardziej fundamentalnych procesów rządzących ewolucją całego Wszechświata.