Después de dos décadas de trabajo, los científicos e ingenieros del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía y sus colaboradores están celebrando la finalización de la cámara Legacy Survey of Space and Time (LSST).
Como corazón del Observatorio Vera C. Rubin, la cámara de 3200 megapíxeles ayudará a los investigadores a observar nuestro universo con un detalle sin precedentes. Durante 10 años, generará una enorme cantidad de datos sobre el cielo nocturno del sur que los investigadores extraerán para obtener nuevos conocimientos sobre el universo.
Esos datos ayudarán en la búsqueda de comprender la energía oscura, que impulsa la expansión acelerada del universo, y la búsqueda de la materia oscura, la misteriosa sustancia que constituye alrededor del 85% de la materia del universo. Los investigadores también tienen planes de utilizar los datos de Rubin para comprender mejor los cambios en el cielo nocturno, la Vía Láctea y nuestro propio sistema solar.
"Con la finalización de la cámara LSST única en SLAC y su inminente integración con el resto de los sistemas del Observatorio Rubin en Chile, pronto comenzaremos a producir la mejor película de todos los tiempos y el mapa más informativo del cielo nocturno jamás creado", dijo Director de la Construcción del Observatorio Rubin y profesor de la Universidad de Washington, Željko Ivezić.
Para lograr ese objetivo, el equipo de SLAC y sus socios construyeron la cámara digital más grande jamás construida para astronomía. La cámara tiene aproximadamente el tamaño de un automóvil pequeño y pesa alrededor de 3000 kilogramos (3 toneladas métricas), y su lente frontal mide más de 5 pies de ancho:la lente más grande jamás fabricada para este propósito.
Otra lente de 3 pies de ancho tuvo que diseñarse especialmente para mantener la forma y la claridad óptica y al mismo tiempo sellar la cámara de vacío que alberga el enorme plano focal de la cámara. Ese plano focal se compone de 201 sensores CCD individuales diseñados a medida y es tan plano que no varía más de una décima parte del ancho de un cabello humano. Los píxeles en sí tienen sólo 10 micrones de ancho.
Aún así, la característica más importante de la cámara es su resolución, que es tan alta que se necesitarían cientos de televisores de ultra alta definición para mostrar solo una de sus imágenes en tamaño completo, dijo el profesor de SLAC y subdirector del Observatorio Rubin y líder del programa de cámaras, Aaron. Roodman.
"Sus imágenes son tan detalladas que podrían resolver una pelota de golf a unas 15 millas de distancia, mientras cubren una franja del cielo siete veces más ancha que la luna llena. Estas imágenes con miles de millones de estrellas y galaxias ayudarán a descubrir los secretos del universo. ."
Buscando materia y energía oscuras
Ahora que la cámara LSST está completa y ha sido probada minuciosamente en SLAC, será empaquetada y enviada a Chile y conducida hasta Cerro Pachón de 8,900 pies de altura en los Andes, donde será izada sobre el Telescopio de rastreo Simonyi a finales de este año. año.
Una vez que está en funcionamiento, el propósito esencial de la cámara es mapear las posiciones y medir el brillo de una gran cantidad de objetos del cielo nocturno. A partir de ese catálogo, los investigadores pueden inferir una gran cantidad de información.
Quizás lo más notable es que la cámara LSST buscará signos de lentes gravitacionales débiles, en las que las galaxias masivas desvían sutilmente los caminos que la luz de las galaxias de fondo siguen para llegar a nosotros. Las lentes débiles revelan algo sobre la distribución de la masa en el universo y cómo ha cambiado con el tiempo, lo que ayudará a los cosmólogos a comprender cómo la energía oscura está impulsando la expansión del universo.
El observatorio es el primero construido para estudiar lentes débiles a esta escala, y el proyecto llevó a científicos e ingenieros a desarrollar una serie de nuevas tecnologías, incluidos nuevos tipos de sensores CCD y algunas de las lentes más grandes jamás fabricadas, y asegurarse de que todas esas Los componentes funcionaron bien juntos, dijo Martin Nordby, ingeniero senior de SLAC y gerente de proyectos de cámaras del LSST.
Los científicos también quieren estudiar patrones en la distribución de las galaxias y cómo han cambiado con el tiempo, identificando cúmulos de materia oscura y detectando supernovas, todo lo cual puede ayudar a comprender mejor tanto la materia oscura como la energía oscura.
Risa Wechsler, cosmóloga que dirige el Instituto Kavli de Astrofísica y Cosmología de Partículas en SLAC y la Universidad de Stanford, dijo que fue un momento extraordinario. "Hay tantos científicos aquí en SLAC y en todo el mundo que encontrarán algo valioso en los datos que producirá esta cámara", dijo Wechsler. "Este es un momento emocionante para estudiar cosmología."
¿Qué más puedes hacer con una cámara tan grande?
Las mismas imágenes que revelan detalles de galaxias distantes ayudarán a los investigadores a estudiar algo más cercano:nuestra propia galaxia, la Vía Láctea. Muchas de sus estrellas son pequeñas y débiles, pero con la sensibilidad de la cámara LSST, los investigadores esperan producir un mapa mucho más detallado de nuestra galaxia, arrojando información sobre su estructura y evolución, así como la naturaleza de las estrellas y otros objetos dentro de ella. /P>
Aún más cerca de casa, los investigadores esperan crear un censo mucho más completo de los numerosos objetos pequeños de nuestro sistema solar. Según estimaciones del Observatorio Rubin, el proyecto puede aumentar el número de objetos conocidos en un factor de 10, lo que podría conducir a una nueva comprensión de cómo se formó nuestro sistema solar y tal vez ayudar a identificar amenazas de asteroides que se acercan demasiado al planeta. .
Finalmente, los científicos de Rubin observarán cómo está cambiando el cielo nocturno; por ejemplo, cómo mueren las estrellas o cómo la materia cae en agujeros negros supermasivos en los centros de las galaxias.
El director de SLAC, John Sarrao, dijo que la cámara es un "tremendo logro" para el laboratorio y sus socios. "La cámara LSST y el Observatorio Rubin abrirán nuevas ventanas a nuestro universo, brindando conocimientos profundos sobre algunos de sus mayores misterios y al mismo tiempo revelando maravillas más cercanas a casa", dijo Sarrao. "Es emocionante ver que la experiencia científica y técnica de SLAC, el liderazgo de proyectos y las sólidas asociaciones globales se unen de una manera tan impactante. Estamos ansiosos por ver qué sigue".
Entre los laboratorios asociados que contribuyeron con experiencia y tecnología se encuentran el Laboratorio Nacional Brookhaven, que construyó el conjunto de sensores digitales de la cámara; el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore, que con sus socios industriales diseñó y construyó lentes para la cámara; y el Instituto Nacional de Física Nuclear y de Partículas del Centro Nacional de Investigación Científica (IN2P3/CNRS) de Francia, que contribuyó al diseño de sensores y componentes electrónicos y construyó el sistema de intercambio de filtros de la cámara, que permitirá que la cámara se dirija a seis puntos separados. bandas de luz desde el ultravioleta al infrarrojo.
Paul O'Connor, físico senior de la División de Instrumentación de Brookhaven, dijo:"El equipo de Brookhaven Lab, algunos de los cuales han estado trabajando en el proyecto durante más de 20 años, está emocionado de ver la finalización de la cámara LSST. Nuestra rápida , los módulos CCD ultrasensibles, que desarrollamos con múltiples colaboradores, contribuirán a los avances científicos logrados por el Observatorio Rubin durante la próxima década, y esperamos colaborar en este estudio astronómico emblemático".
Una característica clave de los conjuntos ópticos de la cámara son sus tres lentes, uno de los cuales, con 1,57 metros (5,1 pies) de diámetro, se cree que es el lente óptico de alto rendimiento más grande del mundo jamás fabricado. "El Laboratorio Nacional Lawrence Livermore está extremadamente orgulloso de haber tenido la oportunidad de diseñar y supervisar la fabricación de lentes grandes y filtros ópticos para la cámara LSST, incluida la lente más grande del mundo", dijo Vincent Riot, ingeniero de LLNL y ex director de proyectos de cámara LSST.
"LLNL pudo aprovechar su experiencia en óptica de gran tamaño, construida durante décadas de desarrollo de los sistemas láser más grandes del mundo, y está entusiasmado de ver este instrumento sin precedentes completado y listo para emprender su viaje al Observatorio Rubin".
El científico de cámara de IN2P3/CNRS, Pierre Antilogus, dijo:"Para hacer una película en 3D del universo, la cámara tuvo que tomar una imagen en aproximadamente 2 segundos y cambiar los filtros en menos de 90 segundos. Esto es toda una hazaña para una cámara de este tamaño Y si el tamaño del plano focal de la cámara LSST es único, la densidad de la tecnología en su interior es aún más impresionante. Al estar a cargo del sistema de intercambio de filtros y contribuir al plano focal, nuestro equipo está encantado de haber participado. esta aventura colectiva para desarrollar una cámara tan potente."
Construir la cámara también ha sido un desafío gratificante para el equipo de SLAC que la construyó y dirigió el proyecto, dijo Travis Lange, subgerente del proyecto de la cámara y gerente de integración de cámaras. "Estoy muy orgulloso de lo que hemos construido", dijo. "Este ha sido un proyecto único que me ha expuesto a experiencias increíbles. ¿Quién podría haber imaginado que el Secretario de Estado y Presidente de la Cámara celebraría una conferencia de prensa frente a la sala limpia de cámaras? Será un acto difícil de realizar. seguir."
Proporcionado por el Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC
