Vi människor har en omättlig hunger efter att förstå universum. Som Carl Sagan sa, 'Förståelse är extas.' Men för att förstå universum behöver vi bättre och bättre sätt att observera det. Och det betyder en sak: stora, enorma, enorma teleskop.
I den här serien ska vi titta på 6 av världens superteleskop:
- Det gigantiska Magellan-teleskopet
- Det överväldigande stora teleskopet
- Trettio meter teleskopet
- Europeiska extremt stora teleskopet
- Det stora synoptiska undersökningsteleskopet
- Rymdteleskopet James Webb
- Wide Field Infrared Survey Telescope
Det stora synoptiska undersökningsteleskopet
Medan världens andra superteleskop förlitar sig på enorma speglar för att göra sitt arbete, är LSST annorlunda. Det är en enorm panoramakamera som kommer att skapa en enorm rörlig bild av universum. Och dess arbete kommer att styras av tre ord: bred, djup och snabb.
Medan andra teleskop tar statiska bilder, kommer LSST att fånga rikt detaljerade bilder av hela den tillgängliga natthimlen, om och om igen. Detta kommer att tillåta astronomer att i princip 'bevaka' rörelsen av föremål på himlen, natt efter natt. Och bilderna kommer att vara tillgängliga för alla.
LSST byggs av en grupp institutioner i USA och fick till och med lite pengar från Bill Gates. Den kommer att ligga på toppen av Cerro Pachon, en topp i norra Chile. De Tvillingarna söder och Södra astrofysiska forskningsteleskop finns också där.
Kameran inuti 'Scope
I hjärtat av LSST är dess enorma digitalkamera. Den väger över tre ton, och sensorn är segmenterad på ett liknande sätt som andra superteleskop har segmenterade speglar. LSST:s kamera består av 189 segment, som tillsammans skapar en kamerasensor på cirka 2 fot i diameter, bakom en lins som är över 5 fot i diameter.
Varje bild som LSST tar är 40 gånger större än fullmånen och kommer att mäta 3,2 gigapixlar. Kameran kommer att ta en av dessa bredfältsbilder var 20:e sekund, hela natten. Varannan kväll kommer LSST att ge oss en bild av hela den tillgängliga natthimlen, och det kommer den att göra i 10 år.
'LSST-undersökningen kommer att öppna ett filmliknande fönster på objekt som ändrar ljusstyrka, eller rör sig, på tidsskalor som sträcker sig från 10 sekunder till 10 år.' – LSST: FRÅN SCIENCE DRIVERS TILL REFERENSDESIGN OCH FÖRVÄNTADE DATAPRODUKTER
LSST kommer att fånga en stor, filmliknande bild av över 40 miljarder objekt. Detta kommer att sträcka sig från avlägsna, enorma galaxer hela vägen ner till potentiellt farliga objekt så små som 140 meter i diameter.
Den primära tertiära spegeln vid dess bygganläggning. Bild: LSST
Det finns en helt annan sida av LSST som är lite mer utmanande. Vi får idén om en djupgående, rörlig, detaljerad bild av himlen. Det är intuitivt lätt att engagera sig i. Men det finns en annan sida, datautvinningsutmaningen.
Datautmaningen
Hela strävan kommer att skapa en enorm mängd data. Över 15 terabyte kommer att behöva bearbetas varje natt. Under sin 10-åriga livslängd kommer den att fånga 60 petabyte data.
När data väl har samlats in av LSST kommer den att färdas via två dedikerade 40 GB-linjer till databearbetnings- och arkivcentret. Det centret är en superdatoranläggning som kommer att hantera all data och göra den tillgänglig för användare. Men när det gäller att hantera data är det bara toppen av isberget.
'LSST är ett nytt sätt att observera, och att få kunskap från Big Data LSST levererar är verkligen en utmaning.' – Suzanne H. Jacoby, LSST
Den stora mängden data som skapas av LSST är en utmaning som teamet bakom såg komma. De visste att de skulle behöva bygga upp det vetenskapliga samfundets kapacitet i förväg, för att få ut det mesta av LSST.
Att hantera all data från LSST kräver sin egen infrastruktur. Bild: LSST
Som Suzanne Jacoby, från LSST-teamet, sa till Universe idag, 'För att förbereda vetenskapsgemenskapen för LSST Operations har LSST Corporation genomfört en 'Enabling Science'-insats som finansierar LSST Data Science Fellowship Program (DSFP). Det här tvååriga programmet är utformat för att komplettera befintlig läroplan för forskarskolan och utforskar ämnen inklusive statistik, maskininlärning, informationsteori och skalbar programmering.'
Vetenskapen
Den mörka materiens natur och förstå mörk energi
Att bidra till vår förståelse av mörk energi och mörk materia är ett mål för alla superteleskop. LSST kommer att kartlägga flera miljarder galaxer genom tid och rum. Det kommer att hjälpa oss att förstå hur mörk energi beter sig över tid, och hur mörk materia påverkar utvecklingen av kosmisk struktur.
Katalogisering av solsystemet
Den råa avbildningskraften hos LSST kommer att vara en spelväxlare för kartläggning och katalogisering av vårt solsystem. Man tror att LSST kan upptäcka mellan 60-90 % av alla potentiellt farliga asteroider (PHA) som är större än 140 meter i diameter, så långt bort som till huvudasteroidbältet. Detta kommer inte bara att bidra till NASA:s mål att identifiera hot mot jorden från asteroider, utan kommer att hjälpa oss att förstå hur planeter bildades och hur vårt solsystem utvecklades.
Utforska den föränderliga himlen
Den upprepade avbildningen av natthimlen, på stort djup och med utmärkt bildkvalitet, borde berätta mycket om supernovor, variabla stjärnor och möjliga andra händelser som vi inte ens har upptäckt ännu. Det blir alltid överraskande resultat när vi bygger ett nytt teleskop eller skickar en sond till en ny destination. LSST kommer förmodligen inte att vara annorlunda.
Vintergatans struktur och formation
LSST kommer att ge oss en aldrig tidigare skådad titt på Vintergatan. Den kommer att övervaka halva himlen och kommer att göra det upprepade gånger. Hundratals gånger, faktiskt. Slutresultatet kommer att bli en enormt detaljerad titt på rörelsen hos miljoner stjärnor i vår galax.
Fri tillgång
Det kanske bästa med hela LSST-projektet är att all data kommer att vara tillgänglig för alla. Alla som har en dator och en internetanslutning kommer att kunna komma åt LSST:s film om universum. Det är varmt och flummigt, för att vara säker, att ha resultaten av stora vetenskapliga ansträngningar som denna tillgängliga för vem som helst. Men det finns mer i det. LSST-teamet misstänker att majoriteten av upptäckterna som härrör från dess rika data kommer från icke-anslutna astronomer, studenter och till och med amatörer.
Det designades från grunden på det här sättet, och det kommer inte att finnas några förseningar eller proprietära hinder när det kommer till offentlig dataåtkomst. Faktum är att Google har skrivit på som partner med LSST på grund av önskan om allmänhetens tillgång till data. Vi har sett vad Google har gjort med Google Earth och Google Sky. Vad kommer de att hitta på för Google LSST?
Sloan Digital Sky Survey (SDSS), en slags föregångare till LSST, modellerades på samma sätt. All dess data var tillgänglig för astronomer som inte var anslutna till den, och av över 6000 artiklar som hänvisar till SDSS-data publicerades den stora majoriteten av dem av astronomer som inte var anslutna till SDSS.
Första ljuset
Vi får dock vänta ett tag tills allt detta kommer i vår väg. Det första ljuset för LSST kommer inte att vara förrän 2021, och det kommer att börja sin 10-åriga körning 2022. Var då redo för en helt ny titt på vårt universum. LSST kommer att vara en spelomvandlare.