četrtek
23.11.2017
Refresh
21:15

A A A
Zadnje novice Rubrike Uredniški izbor
Znanje
Večnost in nespremenljivost neba sta le navidezni
Teleskop LSST Teleskop LSST (LSST NCF AURA)
Andreja Gomboc
ned, 10.09, 12:00

Čeprav je nočno nebo videti mirno in nespremenljivo, globlji pogled s sodobnimi napravami razkrije, da se na njem ves čas nekaj dogaja. Slovenija se je nedavno pridružila projektu LSST, katerega namen je posneti barvni film spreminjajočega se neba oziroma dinamičnega vesolja.

Še ne tako davno nazaj je bilo videti, da so nebo in zvezde na njem večne in nespremenljive. Zvezde živijo od nekaj milijonov do več deset milijard let, zato se v času človeškega življenja in celo v času obstoja civilizacij na Zemlji ne spremenijo bistveno. Razen občasne supernove ali obiska kometa, ki so zmotili kozmični red, je bilo na nebu vedno vse na svojem mestu.

Odkritje teleskopa pred 400 leti, gradnja vedno večjih in uporaba naprednih instrumentov so omogočili, da so astronomi s svojim pogledom prodirali vedno globlje v vesolje, s tem pa tudi vedno bolj nazaj v času, proti njegovemu začetku. A kljub napredku so opazovanja ostala omejena na posamezne objekte ali majhne vzorce teh. Teleskopi z velikim zornim poljem namreč niso mogli zaznati oddaljenih, šibkih objektov, veliki teleskopi, ki so videli dlje, pa so tipično imeli majhno zorno polje.

V zadnjih dveh desetletjih pa je razvoj tehnologije omogočil tako imenovane velike preglede neba. Projekti, kot so Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Two Micron All Sky Survey (2MASS) in Galaxy Evolution Explorer (GALEX), so dali natančne večbarvne posnetke velikega dela neba – nekakšno karto vesolja – in omogočili raznovrstne raziskave, ki so imele velik vpliv na skoraj vsa področja astronomije in tudi na mnoga področja temeljne fizike.

Kako zaznati spremembe

V zadnjem desetletju se jim je pridružilo več pregledov neba, kot sta Palomar Transient Factory (in njegov naslednik Intermediate Palomar Transient Factory) in Panoramic Survey Telescope and Rapid Response System (Pan-STARRS). Njihov cilj je opazovanje sprememb na nebu: ob ponavljajočem se opazovanju nekega dela neba lahko s primerjavo prejšnjih in novih posnetkov odkrijejo asteroide (ki se navidezno premikajo med zvezdami), spremenljive zvezde, eksplozije supernov in druge vrste tranzientnih ali kratkotrajnih objektov.

Teleskop LSST Foto: LSST NCF AURA

Tranzientni ali kratkotrajni objekti je naziv za astronomske izvore, ki se nenadoma pojavijo oziroma zasvetijo in čez nekaj minut, ur, dni, tednov, mesecev ali let ugasnejo. Mnogi ugasnejo tako hitro, da nam sploh ne uspe razvozlati, kaj bi lahko bili. In čim večji je del neba, ki ga teleskopi redno opazujejo, tem večje je število ujetih tranzientnih dogodkov.

Ob tem je postalo očitno, da vesolje še zdaleč ni tako miren kraj, kot se zdi ob pogledu na spokojno nočno nebo, ampak je zelo dinamično. V njem se ves čas nekaj dogaja: pa ne samo mežikanje spremenljivih zvezd in premikanje asteroidov, temveč tudi veliko bolj siloviti pojavi, kot so eksplozije zvezd, zlitja nevtronskih zvezd, raztrganje zvezd v bližini črnih lukenj in še mnogi bolj ali manj kratki »bliski«, katerih izvora še ne poznamo.

Astrofiziki zato utemeljeno pričakujemo, da smo tik pred razmahom raziskav na tem področju: prihajajo novi širokokotni teleskopi, računalniška orodja postajajo dovolj zmogljiva, da se spopadejo z obdelavo velikih količin posnetih podatkov, in nenazadnje, pred dvema letoma se je odprlo novo okno v vesolje, ko je observatorij LIGO prvič neposredno zaznal gravitacijske valove. S kombinacijo sočasnih opazovanj z gravitacijskimi detektorji in širokokotnih teleskopov se začenja novo obdobje v opazovanju tranzientnega oziroma dinamičnega vesolja.

Veliki sinoptični pregledovalni teleskop – LSST

Med prihajajočimi širokokotnimi teleskopi bo najmočnejši Veliki sinoptični pregledovalni teleskop ali Large Synoptic Survey Telescope - LSST. To je mednarodni projekt, ki ga vodijo ZDA, v njem pa sodeluje še 23 drugih držav. Med njimi je od nedavnega tudi Slovenija, saj se je projektu priključil Center za astrofiziko in kozmologijo na Univerzi v Novi Gorici.

Teleskop gradijo na Cerro Pachónu v severnem Čilu in naj bi ugledal prvo luč leta 2019 ter začel z znanstvenimi opazovanji dve leti zatem. Njegova posebnost je, da ima obenem velik premer zrcala in veliko zorno polje: posebna optična zasnova iz treh zrcal omogoča, da ima ob zrcalu premera 8,4 metra zorno polje, veliko 9,6 kvadratne stopinje. V enem posnetku bo tako pokril del neba, v katerega bi lahko spravili približno 49 polnih lun. Da bo posnel celotno vidno nebo, bo potreboval le tri noči, nato bo začel znova.

Teleskop LSST Foto: LSST NCF AURA

V desetih letih obratovanja naj bi vsak del vidnega neba v povprečju obiskal okrog 800-krat in vsakič posnel sliko v enem izmed šestih barvnih filtrov (ugrizy), s katerimi bo opremljen. Globina posameznega posnetka bo 24,5 magnitude, kar pomeni, da bodo na njem vidni objekti, ki so 25-milijonkrat temnejši od najšibkejših zvezd, ki jih še vidimo s prostim očesom. Ko bodo vse posnetke istega dela neba sešteli, bodo na njem vidni tudi objekti, ki so še za tri magnitude oziroma 16-krat temnejši. Zloženi drug ob drugega pa bodo posnetki kazali časovno spremenljivost neba, saj bodo kot nekakšen barvni film vesolja.

Izziv za računalnike

Najpomembnejša lastnost, ki določa, kako hitro in globoko lahko neki teleskop preišče velik del neba, je »étendue«, ki je definirana kot produkt površine primarnega zrcala in velikosti zornega polja. Za primerjavo: étendue LSST bo čez 300 m 2 deg 2 , medtem ko je étendue SDSS 5,9 m2 deg2 . Kamera LSST bo imela občutljivo površino premera 64 cm (za primerjavo: pri komercialnih digitalnih fotoaparatih je velikost okoli 0,5 x 0,5 cm), njen detektor pa več kot 3 milijarde slikovnih elementov (ki so precej občutljivejši in večji od slikovnih točk, ki jih najdemo v vsakdanjih digitalnih fotoaparatih).

Količina dobljenih podatkov bo ustrezno velik izziv za računalniško obdelavo: vsako noč bo LSST posnel toliko podatkov, kot jih je v celotnem desetletnem katalogu pregleda neba SDSS. Podatkovna baza LSST bo vsebovala skupno 32 bilijonov opazovanj okoli 20 milijard zvezd in 20 milijard galaksij. V desetih letih naj bi LSST nabral za 200 petabajtov podatkov.

Znanstvene teme LSST

Desetina opazovalnega časa LSST bo rezervirana za posebne projekte, ki bodo na primer opazovali manjši del neba bolj pogosto (da bi ujeli kratkotrajne tranzientne dogodke) ali z daljšimi časi osvetlitve (da bi z opazovanji segli do bolj oddaljenih objektov). Veliko večino, 90 odstotkov opazovalnega časa, naj bi LSST namenil pregledovalnemu načinu, opisanemu zgoraj, v katerem bo vsake tri noči poslikal celotno vidno nebo. Tako dobljeni set podatkov bo uporaben za raznovrstne astrofizikalne raziskave na zelo različnih področjih, glavne znanstvene teme LSST pa bodo: naša osončje in galaksija, spremenljivi tranzientni objekti ter temna snov in temna energija.


Prihodnjič: O štirih glavnih znanstvenih temah LSST


Icon mail Icon facebook Icon twitter
Znanje


Zadnje novice Rubrike Uredniški izbor