Newswise – منلو پارک، کالیفرنیا – پس از دو دهه کار، دانشمندان و مهندسان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC وزارت انرژی و همکارانشان در حال جشن گرفتن تکمیل دوربین قدیمی برای مطالعه فضا و زمان (LSST)..
این دوربین 3200 مگاپیکسلی به عنوان قلب رصدخانه Vera C. Rubin که توسط DOE و بنیاد ملی علوم تامین می‌شود، به محققان کمک می‌کند تا جهان ما را با جزئیات بی‌سابقه رصد کنند. برای ده سال تولید خواهد کرد حجم عظیمی از داده ها در آسمان شب جنوبی که محققان به دنبال بینش جدیدی در مورد جهان هستند. این داده ها خواهد بود کمک جستجو برای درک انرژی تاریک که باعث انبساط شتابان جهان و جستجوی آن می شود ماده تاریک، ماده اسرارآمیزی که حدود 85 درصد از ماده جهان را تشکیل می دهد. محققان همچنین برنامه‌هایی برای استفاده از داده‌های روبین برای درک بهتر تغییر آسمان شب، کهکشان راه شیری و منظومه شمسی خودمان.
«با تکمیل یونیک دوربین LSST مدیر ساخت رصدخانه روبین گفت: در SLAC و ادغام آتی آن با بقیه سیستم‌های رصدخانه روبین در شیلی، ما به زودی تولید بهترین فیلم تمام دوران و آموزنده‌ترین نقشه آسمان شب را که تا کنون جمع‌آوری شده است، آغاز خواهیم کرد. و زلکو ایوزیک، پروفسور دانشگاه واشنگتن.
برای رسیدن به این هدف، تیم SLAC و شرکای آن بزرگترین دوربین دیجیتال ساخته شده برای نجوم را ایجاد کرد. این دوربین تقریباً به اندازه یک ماشین کوچک است و وزن آن در حدود 3000 کیلوگرم (3 تن) است و قطر لنز جلویی آن بیش از پنج فوت است – بزرگترین لنزی که تا به حال برای این منظور ساخته شده است. یک لنز دیگر با عرض سه فوت باید به‌طور ویژه طراحی می‌شد تا شکل و وضوح نوری را حفظ کند و در عین حال محفظه خلاء را که صفحه کانونی عظیم دوربین را در بر می‌گیرد، ببندد. این صفحه کانونی متشکل از 201 حسگر CCD طراحی شده سفارشی است و آنقدر مسطح است که بیش از یک دهم عرض یک موی انسان تغییر نمی کند. خود پیکسل ها فقط 10 میکرون عرض دارند.
پروفسور SLAC و معاون رصدخانه و دوربین روبین گفت: با این حال، مهم ترین ویژگی دوربین وضوح آن است، که آنقدر بالا است که صدها تلویزیون با وضوح فوق العاده بالا برای نمایش تنها یکی از تصاویر در اندازه کامل آن نیاز است. مدیر برنامه هارون رودمن “تصاویر آن به قدری دقیق است که می تواند توپ گلف را از حدود 15 مایلی دورتر در حالی که قسمتی از آسمان را هفت برابر پهن تر از ماه کامل می پوشاند، مشاهده کند.” این تصاویر از میلیاردها ستاره و کهکشان به کشف رازهای جهان کمک می کند.
کتی ترنر، مدیر برنامه برنامه مرزی کیهانی DOE گفت و کشف این رازها به طور فزاینده ای مهم است. ترنر گفت: “بیش از هر زمان دیگری، گسترش درک ما از فیزیک بنیادی مستلزم نگاه عمیق تر به جهان است.” با وجود دوربین LSST در هسته خود، رصدخانه روبین بیش از هر زمان دیگری به فضا خواهد رسید و به برخی از چالش‌برانگیزترین و مهم‌ترین سوالات فیزیک امروز پاسخ می‌دهد.
دارم نگاه میکنم ماده تاریک و انرژی تاریک
اکنون که اتاق LSST کامل شده است و بود کاملا تست شده در SLAC، بسته بندی شده و به شیلی ارسال می شود و به پرواز در می آید سرو پاچون به ارتفاع 8900 فوت در رشته کوه آندجایی که در اواخر سال جاری بر فراز تلسکوپ نقشه برداری سیمونی قرار خواهد گرفت.
پس از راه اندازی، هدف اصلی دوربین ترسیم موقعیت ها و اندازه گیری روشنایی تعداد زیادی از اجسام در آسمان شب است. محققان می توانند اطلاعات زیادی را از این فهرست استخراج کنند. شاید مهم‌تر از همه، دوربین LSST به دنبال نشانه‌هایی از عدسی‌های گرانشی ضعیف باشد، جایی که کهکشان‌های عظیم مسیرهایی را که نور از کهکشان‌های پس‌زمینه برای رسیدن به ما طی می‌کند، خم می‌کنند. عدسی ضعیف چیزی را در مورد توزیع جرم در جهان و چگونگی تغییر آن در طول زمان نشان می دهد، که به کیهان شناسان کمک می کند تا بفهمند انرژی تاریک چگونه انبساط جهان را هدایت می کند.
این رصدخانه اولین رصدخانه ای است که برای مطالعه عدسی های ضعیف در این مقیاس ساخته شده است و این پروژه دانشمندان و مهندسان را به توسعه طیف وسیعی از فناوری های جدید، از جمله انواع جدید حسگرهای CCD و برخی از بزرگترین لنزهایی که تا کنون ساخته شده است، سوق داده است – و مطمئن شوند که همه مارتین نوردبی، مهندس ارشد SLAC و مدیر پروژه دوربین LSST گفت که این اجزا به خوبی با هم کار می کنند.
دانشمندان همچنین می خواهند الگوهای توزیع کهکشان ها و چگونگی تغییر آنها در طول زمان را مطالعه کنند و خوشه هایی را شناسایی کنند. ماده تاریک و لکه زدن ابرنواخترهاهمه آنها می توانند به درک بیشتر کمک کنند ماده تاریک انرژی تاریک هم همینطور.
ریسا وکسلر، کیهان شناس که مؤسسه اخترفیزیک ذرات و کیهان شناسی کاولی را در SLAC و دانشگاه استنفورد مدیریت می کند، گفت که این لحظه فوق العاده ای بود. وکسلر گفت: «دانشمندان زیادی در اینجا در SLAC و در سراسر جهان وجود دارند که در داده‌هایی که این دوربین تولید می‌کند چیز ارزشمندی پیدا می‌کنند. “این زمان هیجان انگیزی برای مطالعه کیهان شناسی است.”
با دوربینی به این بزرگی چه کار دیگری انجام می دهید؟
همان تصاویری که جزئیات کهکشان های دور را نشان می دهد به محققان کمک می کند تا چیزی نزدیک به خانه را مطالعه کنند: کهکشان راه شیری خودمان. بسیاری از ستاره‌های آن کوچک و کم‌نور هستند، اما با حساسیت دوربین LSST، محققان انتظار دارند نقشه‌ای بسیار دقیق‌تر از کهکشان ما ایجاد کنند و بینشی از ساختار و تکامل آن، و همچنین ماهیت ستارگان و دیگر اجرام در آن ارائه کنند. آی تی.
حتی نزدیک‌تر به خانه، محققان امیدوارند که سرشماری بسیار دقیق‌تری از بسیاری از اجرام کوچک منظومه شمسی ما ایجاد کنند. طبق تخمین‌های رصدخانه روبین، این پروژه می‌تواند تعداد اجرام شناخته‌شده را تا ضریب ۱۰ افزایش دهد، که می‌تواند به درک جدیدی از نحوه شکل‌گیری منظومه شمسی منجر شود و شاید به شناسایی تهدیدات ناشی از سیارک‌هایی که خیلی به سیاره نزدیک می‌شوند کمک کند.
در نهایت، دانشمندان روبین به چگونگی تغییر آسمان شب می پردازند – برای مثال، چگونه ستاره ها می میرند یا چگونه ماده در سیاهچاله های عظیم در مرکز کهکشان ها سقوط می کند.
یک تلاش تیمی
جان سارائو مدیر SLAC گفت که این دوربین یک “دستاورد فوق العاده” برای آزمایشگاه و شرکای آن است. سارائو گفت: «دوربین LSST و رصدخانه روبین پنجره‌های جدیدی را به جهان ما می‌گشایند و بینش عمیقی را در مورد برخی از بزرگترین اسرار آن ارائه می‌کنند و در عین حال شگفتی‌های نزدیک به خانه را آشکار می‌کنند. دیدن تخصص علمی و فنی SLAC، رهبری پروژه و مشارکت های جهانی قوی که به این شیوه تاثیرگذار گرد هم آمده اند، هیجان انگیز است.
در میان آزمایشگاه‌های شریکی که به تخصص و فناوری کمک کردند، می‌توان به آزمایشگاه ملی بروکهاون اشاره کرد که آرایه سنسور دیجیتال دوربین را ساخت. آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور که با شرکای صنعتی خود لنزهایی را برای دوربین طراحی و تولید می کند. و موسسه ملی فیزیک هسته‌ای و ذرات مرکز ملی تحقیقات علمی (IN2P3/CNRS) در فرانسه، که در طراحی حسگر و الکترونیک مشارکت داشتند و یک سیستم تبادل فیلتر دوربین را ساختند که به دوربین اجازه می‌دهد در شش باند مجزا قرار گیرد. نور از فرابنفش تا مادون قرمز
پل اوکانر، فیزیکدان ارشد در بخش ابزار دقیق بروکهاون، گفت: «تیم آزمایشگاه بروکهاون، که برخی از آنها بیش از 20 سال روی این پروژه کار می کنند، از دیدن تکمیل دوربین LSST هیجان زده هستند. ماژول‌های CCD فوق‌العاده حساسی که با همکاران متعددی توسعه داده‌ایم، به علم پیشگام ارائه‌شده توسط رصدخانه روبین در دهه آینده کمک خواهند کرد و ما مشتاقانه منتظر همکاری در این مطالعه نجومی پیشرو هستیم.»
یکی از ویژگی‌های کلیدی ماژول‌های اپتیکال این دوربین، سه لنز آن است که یکی از آنها با قطر 1.57 متر (5.1 فوت) بزرگترین لنز اپتیکال با کارایی بالا در جهان است که تاکنون تولید شده است. وینسنت ریوت، مهندس LLNL و رهبر سابق پروژه دوربین LSST گفت: “آزمایشگاه ملی لارنس لیورمور بسیار مفتخر است که فرصت طراحی و نظارت بر ساخت لنزهای بزرگ و فیلترهای نوری دوربین LSST، از جمله بزرگترین لنز جهان را داشته است.” . LLNL توانست از تخصص خود در اپتیک های بزرگ ساخته شده در طول دهه ها با توسعه بزرگترین سیستم های لیزری جهان استفاده کند و از دیدن این ابزار بی سابقه کامل و آماده برای سفر به رصدخانه روبین بسیار هیجان زده است.
Pierre Antilogous، متخصص دوربین IN2P3/CNRS می‌گوید: «برای ساخت یک فیلم سه‌بعدی از جهان، دوربین باید در حدود 2 ثانیه تصویر می‌گرفت و فیلترها را در کمتر از 90 ثانیه تغییر می‌داد. این یک دستاورد کاملاً برای دوربینی با این اندازه است و اگر اندازه سطح کانونی دوربین LSST منحصر به فرد باشد، تراکم فناوری در داخل حتی چشمگیرتر است. تیم ما با مسئولیت سیستم تبادل فیلتر و کمک به صفحه کانونی، خوشحال است که در این ماجراجویی جمعی برای توسعه چنین دوربین قدرتمندی شرکت می کند.”
تراویس لانگ، معاون مدیر پروژه دوربین و مدیر یکپارچه سازی دوربین، گفت که ساخت این دوربین برای تیم SLAC که آن را ساخته و پروژه را رهبری می کند، چالشی ارزشمند بود. او گفت: من به آنچه ساخته ایم بسیار افتخار می کنم. این یک پروژه منحصر به فرد بود که من را در معرض تجربیات باورنکردنی قرار داد – چه کسی تصور می کرد که وزیر امور خارجه و رئیس مجلس یک کنفرانس مطبوعاتی در مقابل دوربین اتاق تمیز برگزار کنند؟ پیگیری این اقدام سختی خواهد بود.”
پس از دو دهه کار، دانشمندان و مهندسان آزمایشگاه ملی شتاب دهنده SLAC وزارت انرژی و همکارانشان کاوشگر فضای و زمان میراث (LSST) را تکمیل کردند. این دوربین به عنوان قلب رصدخانه Vera C. Rubin که توسط DOE و بنیاد ملی علوم تامین می شود، مجموعه داده عظیمی از آسمان شب جنوبی تولید می کند که محققان برای بینش های جدید در مورد انرژی تاریک و آن استخراج خواهند کرد. ماده تاریکو همچنین تغییر آسمان شب، کهکشان راه شیری و منظومه شمسی خودمان.
ویدئوهای رسانه های اجتماعی:
دوربین LSST برای رصدخانه روبین چیست؟
SLAC یک آزمایشگاه چند برنامه ای پر جنب و جوش است که به بررسی نحوه عملکرد جهان در بزرگترین، کوچک ترین و سریع ترین مقیاس می پردازد و ابزارهای قدرتمندی را اختراع می کند که توسط دانشمندان در سراسر جهان استفاده می شود. با تحقیقاتی که در زمینه فیزیک ذرات، اخترفیزیک و کیهان‌شناسی، مواد، شیمی، علوم زیستی و انرژی، و محاسبات علمی انجام می‌شود، ما به حل مشکلات دنیای واقعی و پیشبرد منافع کشور کمک می‌کنیم.
رصدخانه Vera C. Rubin یک پروژه فدرال است که به طور مشترک توسط بنیاد ملی علوم و دفتر علوم وزارت انرژی تامین می شود و بودجه ساخت اولیه آن از کمک های مالی خصوصی به دست آمده است. LSST Discovery Alliance. دفتر پروژه LSST با بودجه NSF (در حال حاضر رصدخانه روبین) به عنوان یک مرکز عملیاتی تحت رهبری انجمن دانشگاه ها برای تحقیقات در نجوم تأسیس شد.هاله). تلاش وزارت انرژی برای ساخت دوربین LSST در رصدخانه روبین (LSSTCam) توسط SLAC مدیریت می شود.
SLAC توسط دانشگاه استنفورد اداره می شود دفتر علوم وزارت انرژی ایالات متحده. دفتر علوم بزرگترین حامی تحقیقات پایه در علوم فیزیکی در ایالات متحده است و برای رسیدگی به برخی از مهم ترین چالش های زمان ما کار می کند.
