CNN
—
Σε μια βουνοκορφή στη βόρεια Χιλή, η μεγαλύτερη ψηφιακή κάμερα στον κόσμο ετοιμάζεται για λειτουργία.
Η αποστολή του είναι απλή αλλά φιλόδοξη: να φωτογραφίσει ολόκληρο τον νυχτερινό ουρανό με ελάχιστη λεπτομέρεια και να αποκαλύψει μερικά από τα πιο βαθιά μυστικά του σύμπαντος.
Βρίσκεται μέσα στο Παρατηρητήριο Vera C. Rubin — ένα νέο τηλεσκόπιο που πλησιάζει στην ολοκλήρωσή του στο Cerro Pachón, ένα βουνό 2.682 μέτρων (8.800 πόδια) περίπου 300 μίλια (482 χιλιόμετρα) βόρεια της πρωτεύουσας της Χιλής, Σαντιάγο — η κάμερα έχει ανάλυση 3200 megapixelπερίπου τον ίδιο αριθμό pixel με 300 κινητά τηλέφωνα, και κάθε εικόνα θα καλύπτει μια περιοχή του ουρανού έως και 40 πανσελήνων.
Κάθε τρεις νύχτες, το τηλεσκόπιο θα απεικονίζει ολόκληρο τον ορατό ουρανό, παράγοντας χιλιάδες εικόνες που θα επιτρέψουν στους αστρονόμους να δουν οτιδήποτε κινείται ή αλλάζει τη φωτεινότητα. Αναμένεται ότι με αυτόν τον τρόπο, η Vera Rubin θα ανακαλύψει περίπου 17 δισεκατομμύρια αστέρια και 20 δισεκατομμύρια γαλαξίες που δεν έχουμε ξαναδεί, και αυτή είναι μόνο η αρχή.
«Υπάρχουν πολλά που θα κάνει ο Ρόμπιν», λέει η Κλερ Χιγκς, ειδικός στην αστρονομία του αστεροσκοπείου. «Εξερευνούμε τον ουρανό με έναν τρόπο που δεν έχουμε ξανακάνει, δίνοντάς μας τη δυνατότητα να απαντήσουμε σε ερωτήσεις που ούτε καν σκεφτήκαμε να κάνουμε».
Το τηλεσκόπιο θα σαρώνει τον νυχτερινό ουρανό για ακριβώς δέκα χρόνια, λαμβάνοντας 1.000 εικόνες κάθε βράδυ. «Σε 10 χρόνια, θα μιλάμε για νέους τομείς της επιστήμης, νέες κατηγορίες πραγμάτων, νέους τύπους ανακαλύψεων που δεν μπορώ καν να σας πω τώρα, γιατί δεν ξέρω ακόμα τι είναι αυτό είναι πραγματικά συναρπαστικό», προσθέτει ο Higgs.
Υπό κατασκευή Από το 2015Το τηλεσκόπιο πήρε το όνομά του από την πρωτοπόρο Αμερικανίδα αστρονόμο Vera Rubin, η οποία πέθανε το 2016 και, μεταξύ άλλων επιτευγμάτων, επιβεβαίωσε για πρώτη φορά την ύπαρξη της σκοτεινής ύλης – της άπιαστης ουσίας που αποτελεί την πλειονότητα της ύλης στο σύμπαν, αλλά δεν υπήρξε ποτέ παρατηρήθηκε.
Το έργο ξεκίνησε στις αρχές της δεκαετίας του 2000 από ιδιώτες δωρητές, συμπεριλαμβανομένων των δισεκατομμυριούχων Charles Simonyi και Bill Gates. Αργότερα χρηματοδοτήθηκε από κοινού από το Γραφείο Επιστήμης του Υπουργείου Ενέργειας και το Εθνικό Ίδρυμα Επιστημών των ΗΠΑ, το οποίο το διαχειρίζεται επίσης μαζί με το SLAC National Accelerator Laboratory, ένα ερευνητικό κέντρο που διευθύνεται από το Πανεπιστήμιο Στάνφορντ στην Καλιφόρνια.
Αν και το Rubin είναι ένα εθνικό παρατηρητήριο των ΗΠΑ, βρίσκεται στις Χιλιανές Άνδεις, μια τοποθεσία που μοιράζεται με πολλά άλλα τηλεσκόπια για διάφορους λόγους. «Για τα οπτικά τηλεσκόπια, χρειάζεστε μια υπερυψωμένη, σκοτεινή, ξηρή τοποθεσία», λέει ο Higgs, αναφερόμενος στα ζητήματα της φωτορύπανσης και της υγρασίας του αέρα, που μειώνουν την ευαισθησία των οργάνων. «Θέλετε μια ήρεμη, κατανοητή ατμόσφαιρα και η ποιότητα του νυχτερινού ουρανού στη Χιλή είναι εξαιρετική, γι' αυτό υπάρχουν τόσα πολλά τηλεσκόπια εδώ», προσθέτει. «Είναι μια απομακρυσμένη περιοχή, αλλά δεν είναι επίσης τόσο απομακρυσμένη ώστε να είναι πρόβλημα η λήψη δεδομένων από το βουνό – υπάρχει υποδομή στην οποία μπορεί να βασιστεί ο Robin».
Επί του παρόντος, το τηλεσκόπιο βρίσκεται στα τελικά στάδια κατασκευής και αναμένεται να τεθεί σε λειτουργία το 2025. «Αυτή τη στιγμή εργαζόμαστε για να συνδυάσουμε όλα τα κομμάτια μαζί, αλλά είναι όλα στην κορυφή του βουνού – αυτό είναι ένα σημαντικό ορόσημο στο οποίο φτάσαμε το καλοκαίρι». λέει ο Χιγκς. «Αναμένουμε τα πράγματα να συμβούν την άνοιξη του επόμενου έτους – φέρνοντας τα πάντα μαζί, ευθυγραμμίζοντας τα πάντα, διασφαλίζοντας ότι όλα τα συστήματα, από την κορυφή προς τα κάτω έως τους αγωγούς και τα δεδομένα, φαίνονται όπως πρέπει και βελτιστοποιούνται όσο καλύτερα μπορούμε. Υπήρξαν δεκαετίες προετοιμασίας για αυτό, αλλά ποτέ δεν θα το μάθετε μέχρι να θέσετε τα πάντα σε λειτουργία.
Μετά από μερικούς μήνες δοκιμών, στα τέλη του 2025, το αστεροσκοπείο θα κάνει τις πρώτες του παρατηρήσεις, αν και ο Higgs προειδοποιεί ότι υπάρχει «ρευστότητα» σε αυτό το χρονοδιάγραμμα.
Η κύρια αποστολή του Rubin ονομάζεται LSST – Ancient Survey of Space and Time. «Αυτή είναι μια 10ετής έρευνα στην οποία κοιτάμε τον νότιο ουρανό κάθε βράδυ και το επαναλαμβάνουμε κάθε τρεις νύχτες, οπότε ουσιαστικά δημιουργήσαμε μια ταινία του νότιου ουρανού για μια δεκαετία», λέει ο Higgs.
Η κάμερα μπορούσε να τραβήξει μια φωτογραφία κάθε 30 δευτερόλεπτα, κάτι που θα παρήγαγε 20 terabytes δεδομένων κάθε 24 ώρες, το αντίστοιχο με τον μέσο άνθρωπο που παρακολουθούσε Netflix για τρία χρόνια ή ακούει Spotify για 50 χρόνια. Όταν ολοκληρωθεί, η έρευνα θα έχει παράγει περισσότερα από 60 εκατομμύρια gigabyte ακατέργαστων δεδομένων.
Ωστόσο, θα χρειαστούν μόνο 60 δευτερόλεπτα για να μεταφερθεί κάθε φωτογραφία από τη Χιλή στην Καλιφόρνια, καθώς η τεχνητή νοημοσύνη και οι αλγόριθμοι θα την αναλύσουν πρώτα, θα αναζητήσουν τυχόν αλλαγές ή κινούμενα αντικείμενα και θα εκδώσουν ειδοποίηση εάν βρεθεί οτιδήποτε.
«Αναμένουμε ότι το τηλεσκόπιο θα εκπέμπει περίπου 10 εκατομμύρια μπιπ κάθε βράδυ», λέει ο Higgs. «Οι ειδοποιήσεις είναι οτιδήποτε αλλάζει στον ουρανό και καλύπτουν μια ολόκληρη σειρά επιστημονικών καταστάσεων, όπως αντικείμενα στο ηλιακό σύστημα, αστεροειδείς και σουπερνόβα Περιμένουμε να εμφανιστούν εκατομμύρια αστέρια του ηλιακού συστήματος και δισεκατομμύρια γαλαξίες Η μηχανική μάθηση είναι πραγματικά απαραίτητη».
Ο Higgs λέει ότι τα δεδομένα θα κοινοποιούνται σε μια επιλεγμένη ομάδα αστρονόμων κάθε χρόνο και μετά από άλλα δύο χρόνια, κάθε σύνολο δεδομένων θα δημοσιοποιηθεί, για να εργαστεί η παγκόσμια επιστημονική κοινότητα.
Υπάρχουν τέσσερις βασικοί τομείς έρευνα Ελπίζεται ότι τα δεδομένα θα καλύπτουν: τη δημιουργία απογραφής του ηλιακού συστήματος – που περιλαμβάνει την ανακάλυψη αρκετών νέων ουράνιων σωμάτων και πιθανώς ενός κρυμμένου πλανήτη γνωστού ως Planet Nine. Χαρτογράφηση ολόκληρου του γαλαξία μας. εξερεύνηση μιας ειδικής κατηγορίας αντικειμένων που ονομάζονται «μεταβατικά», τα οποία αλλάζουν τη θέση ή τη φωτεινότητά τους με την πάροδο του χρόνου. Και κατανόηση της φύσης της σκοτεινής ύλης.
“Υπάρχουν πιθανώς 10 διαφορετικοί τομείς της επιστήμης όπου μπορώ να σας πω ότι ο Robin θα επιτύχει εξαιρετικά αποτελέσματα”, λέει ο Higgs. «Πιστεύω ότι θα έχουμε περισσότερους σουπερνόβα Τύπου Ι σε μερικούς μήνες από ό,τι έχουν παρατηρηθεί ποτέ, για παράδειγμα, έχουμε δύο υποψήφια αντικείμενα τώρα, αλλά ο Ρούμπιν θα το πάρει από δύο σε περισσότερους από λίγα.
«Υπάρχουν πολλοί τομείς στους οποίους θα πάμε από λίγα πράγματα σε ένα στατιστικά μεγάλο δείγμα κάτι και ο επιστημονικός αντίκτυπος αυτού που μπορεί να κάνει είναι τεράστιος».
Η αστρονομική κοινότητα είναι πολύ ενθουσιασμένη με το Παρατηρητήριο Vera Rubin, λέει ο David Kaiser, καθηγητής φυσικής και καθηγητής της ιστορίας της επιστήμης στο MIT. Σύμφωνα με τον Κάιζερ, το τηλεσκόπιο θα πρέπει να βοηθήσει να διευκρινιστούν μακροχρόνιες ερωτήσεις σχετικά με τη σκοτεινή ύλη και τη σκοτεινή ενέργεια, δύο από τα πιο επίμονα και μυστηριώδη χαρακτηριστικά του σύμπαντος μας.
«Το Παρατηρητήριο Vera Rubin θα επιτρέψει στους αστρονόμους να χαρτογραφήσουν την κατανομή της σκοτεινής ύλης όπως ποτέ άλλοτε, με βάση το πώς η σκοτεινή ύλη κάμπτει το μονοπάτι του κανονικού αστρικού φωτός – μια διαδικασία γνωστή ως «βαρυτικός φακός»», εξηγεί ο Κάιζερ. «Η σκοτεινή ύλη φαίνεται να είναι πανταχού παρούσα σε όλο το σύμπαν, αλλά παραμένει δύσκολο να προσδιοριστεί πόσο συσσωματώνεται ή συσσωματώνεται με την πάροδο του χρόνου για μεγάλα τμήματα του νυχτερινού ουρανού», λέει, προσθέτοντας ότι συλλέγοντας περισσότερα δεδομένα για την κατανομή της σκοτεινής ύλης, το Παρατηρητήριο Vera μπορεί να βοηθήσει τους αστροφυσικούς να ανακαλύψουν τις ιδιότητές του.
Ένα άλλο μακροχρόνιο κοσμικό μυστήριο που μπορεί να λύσει ο Ρόμπιν είναι η αναζήτηση του Πλανήτη Εννέα. Όχι μόνο το τηλεσκόπιο παρέχει «μια πραγματική ευκαιρία για την άμεση ανίχνευση του Πλανήτη Εννέα», λέει ο Konstantin Batygin, καθηγητής πλανητικής επιστήμης στο Caltech, ο οποίος έχει γράψει αρκετές ακαδημαϊκές εργασίες για το θέμα, αλλά ακόμα κι αν ο πλανήτης διαφεύγει από την άμεση παρατήρηση, λεπτομερής χαρτογράφηση της δομής Η δυναμική του εξωτερικού ηλιακού συστήματος – ειδικά η τροχιακή κατανομή των μικρών σωμάτων – θα παράσχει κρίσιμες δοκιμές για την υπόθεση του Πλανήτη Εννέα. Εν ολίγοις, προσθέτει, το Παρατηρητήριο Vera Rubin πρόκειται να φέρει επανάσταση στην κατανόησή μας για το εξωτερικό ηλιακό σύστημα και αναμένεται να «αλλάξει το παιχνίδι».
Υπάρχουν λίγοι αστρονόμοι που δεν είναι ενθουσιασμένοι με τον Robin, λέει η Kate Battle, λέκτορας στο πανεπιστήμιο Τμήμα Φυσικής και Αστρονομίας στο University College του Λονδίνου, επειδή θα χαρτογραφήσει το διάστημα σε κλίμακες μεγεθών που κυμαίνονται από τους πιο τοπικούς – εντοπισμού αστεροειδών κοντά στη Γη στο ηλιακό μας σύστημα – έως τους μεγαλύτερους, χαρτογραφώντας την κατανομή της σκοτεινής ύλης σε όλο το σύμπαν.
«Το Rubin θα επιστρέφει στα ίδια μέρη του ουρανού ξανά και ξανά, πράγμα που σημαίνει ότι θα ανοίξει νέους δρόμους στη μελέτη των αστρονομικών μεταβατικών φαινομένων – θα εντοπίζει μεταβλητά αστέρια, θα παρακολουθεί υπολείμματα σουπερνόβα καθώς διασπώνται και θα παρακολουθεί εξαιρετικά υψηλής ενέργειας γάμμα ακτίνες.” Εκρήξεις ακτίνων και ανατροπές κβάζαρ, που είναι πολύ μακρινοί και πολύ ενεργοί γαλαξίες. Με αυτόν τον τρόπο, θα προσφέρει μια άνευ προηγουμένου εικόνα για το πώς εξελίχθηκαν το σύμπαν και τα αστέρια και οι γαλαξίες μέσα σε αυτό.
Σύμφωνα με τον Priyamvada Natarajan, καθηγητή αστρονομίας και φυσικής στο Πανεπιστήμιο Yale, το Παρατηρητήριο Rubin θα σπάσει ρεκόρ σε πολλά μέτωπα και ολόκληρη η αστρονομική κοινότητα περιμένει την παρθενική πτήση. Η έρευνα θα παρέχει δεδομένα για αμέτρητα επιστημονικά έργα που θα αντιμετωπίσουν πολλά θεμελιώδη ανοιχτά ερωτήματα ταυτόχρονα – από το κοντινό σύμπαν μέχρι το μακρινό σύμπαν, συμπεριλαμβανομένων όχι μόνο ενός θησαυρού γαλαξιών, αστρικών σμηνών, κβάζαρ, σουπερνόβα και εκρήξεις ακτίνων γάμμα. Και άλλα διερχόμενα αντικείμενα – «Θα οξύνει επίσης την άποψή μας για το ηλιακό σύστημα με ένα μέχρι τώρα απαράμιλλο απόθεμα αστεροειδών κοντά στη Γη και αντικειμένων της Ζώνης Κάιπερ (μια περιοχή παγωμένων αντικειμένων έξω από την τροχιά του Ποσειδώνα) – με λίγα λόγια, υπάρχει κάτι που κέρδος από αυτό». «Όλοι», λέει.
Προσθέτει ότι η πιο συναρπαστική ανακάλυψη θα είναι εάν το τηλεσκόπιο αποκαλύψει την πραγματική φύση της σκοτεινής ύλης – μια ανακάλυψη που σίγουρα θα ευχαριστήσει τη Vera Rubin.
«Τελικά, ήταν το θεμελιώδες έργο της για την ανίχνευση της σκοτεινής ύλης σε σπειροειδείς γαλαξίες τη δεκαετία του 1970 που ώθησε αυτήν την προσπάθεια προς τα εμπρός», λέει ο Natarajan. «Οι προοπτικές είναι δελεαστικές – και οι επαναστάσεις σίγουρα βρίσκονται σε εξέλιξη».