A Vera Rubin obszervatórium meghökkentő képei – Császár Kornél

A világ legnagyobb kamerája nemrég elkészítette első tesztfelvételeit a Világegyetemről, melyek alapján rendkívül ígéretes tíz éves mérési programnak néz elébe az újonnan épült Vera C. Rubin obszervatórium és annak Simonyi Égboltfelmérő Távcsöve (Simonyi Survey Telescope – SST).

A projekt jelentőségének megértéséhez először nézzük meg a kamerát, az obszervatórium talán legizgalmasabb részét, mely a legnagyobb előrelépést jelenti a korábbi égboltfelmérő programokhoz képest! Legszembetűnőbb maga a kamera mérete: másfél méteres átmérőjű lencséje már nagy dolgokra teszi hivatottá a „Hagyaték” Tér- és Idő Felmérés Kamerát (Legacy Space and Time Camera – LSST, a korábbi Large Synopitc Survey Telescope tiszteletére nevezték el). A szenzor optikai előtagjával és három tonnás súlyával együtt az SST-n foglal helyet, innen kémleli majd végig az egész chilei égboltot összesen 3-4 nap alatt.

Jogos kérdés lehet, hogy mi indokol ekkora kameralencsét és ekkora, durván 52 000 x 61 000 pixeles felbontást? A válasz a kamera elsődleges céljában rejlik: az obszervatóriumnak a lehető leggyorsabban kell felmérnie az égbolt egyre nagyobb részét, amihez fontos szempont, hogy minél nagyobb területekről készítsen mindig nagyobb felbontású képeket, majd ezen égterületek között minél gyorsabban tudjon váltani és a képeket egyre rövidebb idő alatt (azaz mindig rövidebb expozíciós idővel) készítse el.

Az első szempont a nagyjából 3,5 x 3 fokos látómezővel könnyedén teljesül is, ez területre körülbelül 45 teliholdnyi égfelületnek felel meg. A második az előbb említett, összesen 3,2 gigapixeles (3200 megapixel, 3,2 milliárd pixel) felbontással készül, aminek szükséges feltétele, hogy az SST kellő átmérőjű és optikai minőségű legyen, valamint a fényt minél kevesebb felbontásveszteséggel juttassa a szenzorra. Az előbbit a közel 8,5 méteres átmérőjű távcső, míg utóbbit a már említett másfél méteres lencse biztosítja.

A harmadik szempont a műszer gyors mozgatását kívánja meg, ami eddig nem élvezett elsőbbséget, hiszen a távcső egy adott égterületről mindig a vele szomszédosra áll át. A felmérés vége után természetesen visszaáll a kezdeti pozícióra, egy új sorozat kezdéséhez, vagyis ez az eset az egyetlen kivétel, így ez a terület nem kívánt nagy előrelépést, megfeleltek az eddig bevált technikák is. Ez azzal egészül ki, hogy a gyors mozgatáshoz a távcső hosszát rövidre kellett venni, amit egyébként a nagy látómező is megkívánt (az átmérőhöz képesti rövid fókusztávolság), másfelől a távcső szerkezetének különösen merevnek kell lenni, hogy a mozgatásból származó kis rezgések minél előbb lecsillapodjanak.

Az utolsó szempont teljesülése többrétű: egyfelől nagyon nagy fényérzékenységű érzékelő kell, másfelől az elkészült képet minél gyorsabban kitudja olvasni a rendszer, annál gyorsabban készülhet a következő kép. A fényérzékenység elsődlegesen a pixelméret függvénye: az LSST kamerában hatalmas, 20 mikrométernél is nagyobb pixelek találhatók. Összehasonlításképpen, a legnagyobb pixelméretű fogyasztói kamerák 3-4 mikronos pixelekkel működnek, az obszervatórium pixelei 25-40-szer nagyobb felületűek, ami óriási különbség! Az elkészült képeken 1 pixel 0,2”-nek felel meg az égen, a hasznos felbontás pedig általában (a légkör végett) 0,7”-körül van, ami a látómező mérete miatt viszont nem javítható tovább aktív optika használatával.

A gyors kiolvasást 189 különálló CCD-szenzor biztosítja. (Csillagászatban általában a CCD-szenzorokat részesítjük előnyben CMOS-szenzorokhoz képest még, a nagy fényérzékenységük miatt, viszont egyik nagy hátrányuk, hogy az expozíciós idő alatt kiváló elektronok lassan, 5-10, több másodperc alatt olvashatók ki az érzékelőből.)

A képek akkorák, hogy 400 darab 4k-s tévét kellene egybefűzni, hogy minden egyes pixelt megjelenítsünk. A nyers, teljes felbontású képek egyenként kb. 30 GB tárhelyet foglalnak el, a tervek szerint pedig évente 200000 képet készít majd az obszervatórium, mely több, mint 1,2 PB tárhelyet igényel.

Az első tesztképek június 9-én váltak nyilvánossá, melyek a Virgo-galaxishalmazról és a Lagúna- és Trifid-ködökről készültek, példátlan mennyiségű részletet sűrítve egyetlen képbe. Az itt beillesztett képek csupán kicsi részletei a teljes képeknek, amik viszont elérhetők az ezen a weblapon található archívumban, továbbá készült egy online képnézegető is, melyen a teljes felbontású Virgo-halmaz-képet nézhetjük meg interaktív módon itt.

Végül pedig az égető kérdés: miért fontos, hogy ilyen gyakoriságú, ekkora felbontású égboltfelméréseink legyenek? A Rubin Obszervatórium elsődleges célja a sötét anyag, illetve sötét energia minél részletesebb feltérképezése. Ehhez fontos minél több galaxishalmaz minél részletesebb feltérképezése, amire az égbolt 3-4 naponként történő teljes feltérképezése és 0,7”-es felbontás jó kompromisszumnak tűnik, hiszen a nagyobb felbontású távcsövek látómezeje jóval kisebb, így a teljes égboltot akár 1 év alatt is lehetetlen feladat feltérképezni.

A másik fontos mérés, amit ez az obszervatórium rendszeresen fog végrehajtani, az a szupernóvák, különösen az Ia-típusú szupernóvák keresése, hiszen a sötét energia megértéséhez ezek vizsgálata elengedhetetlen. Itt a nagy látómező és az  érzékenység hasznos, hiszen ilyen csillagrobbanások akármikor megjelenhetnek, a legtöbb obszervatóriumnak pedig együttesen sincs akkora kapacitása, hogy folyamatosan ezeket monitorozza. Továbbá az a tény, hogy legfeljebb 4 naponta lesz új kép egy-egy régióról, nagyban megkönnyíti ezeknek az eseményeknek a vizsgálatát, hiszen a felfedezés után egyből riaszthatók a nagyobb felbontású spektroszkóppal felszerelt obszervatóriumok, hogy a szükséges méréseket minél pontosabban elvégezzék.

Végül pedig a gyakori képek lehetővé teszik, hogy az obszervatórium akármilyen tranziens eseményt (értsd: időben, emberi léptékben változó égi objektum) megfigyeljen, például Földhöz közeli kisbolygókat keressen nagyobb érzékenységgel és lefedettséggel, mint bármilyen korábbi obszervatórium.

Forrásnak is használt angol-nyelvű cikkek itt és itt.

Related posts:

Foucault ismét a szombathelyi székesegyházban – Keszthelyi Sándor 2021. januári észlelésajánló – Ágoston Zsolt, Csizmadia Szilárd, Kopeczny Zsuzsanna 10+1 női csillagász – Román Dávid, Csizmadia Szilárd Új hold születik a Szaturnusz gyűrűjéből? – Csizmadia Szilárd Érdekes csillagászati vonatkozású helyek: Látogatás a németországi Hermann Oberth Múzeumban – Csizmadia Szilárd