Vera Rubins supertelescoop levert ons de grootste film van ons universum op: "Het is een revolutie"

Als je aan telescopen denkt, vraag je je altijd af hoe ver ze kunnen zien met hun krachtige lenzen. De onlangs geopende Vera Rubin , gebouwd in de bergen van Chili, waar de heldere, droge lucht een paradijs creëert voor astronomen van over de hele wereld, doet beide .

Zijn 'oog' beweegt snel en kan in een paar uur tijd grote delen van de hemel fotograferen. In 3 tot 4 nachten kan de gehele hemel van het zuidelijk halfrond worden gefotografeerd.

Gedurende tien jaar zal het toestel de volledige hemel 800 keer in kaart brengen in zichtbaar, nabij-infrarood en nabij-ultraviolet licht, met de grootste fotografische sensor ter wereld (3.200 megapixels) en een even recordbrekende lens.

Het zal ons " de grootste film van ons universum " teruggeven, zegt Sara (Rosaria) Bonito , 48, wetenschapper aan het Nationaal Instituut voor Astrofysica van de sterrenwacht van Palermo, en vertegenwoordiger van het INAF in de raad van bestuur van de LSST Discovery Alliance van de Vera C. Rubin Sterrenwacht. Doel: bestuderen hoe donkere materie en energie de kosmos buigen en versnellen, maar ook alles observeren wat aan de hemel beweegt of van helderheid verandert, nieuwe objecten, sterren, asteroïden en kometen ontdekken. En, als een schildwacht, de internationale gemeenschap waarschuwen voor wat er gebeurt. "Een revolutionair project, ook voor de nieuwe generaties."

Dr. Bonito, welke nieuwe ontdekkingen moest het Vera Rubin Observatorium doen?

Het is een twintig jaar geleden ontstaan ​​project dat zich richt op de studie van donkere energie en materie. Het idee was om voor het eerst telescopen te combineren met drie belangrijke eigenschappen: een groot gezichtsveld; snelheid; de mogelijkheid om de telescoop snel te verplaatsen en zo elke drie dagen, dus in zeer korte tijd, een foto van de hele zuidelijke hemel te maken; en de mogelijkheid om zeer zwakke en dus zeer verre objecten te observeren. Samen hebben ze in de loop der tijd de doelen waarvoor het oorspronkelijk was ontworpen enigszins gerevolutioneerd. Nu is het dus mogelijk om dit revolutionaire project op talloze gebieden te gebruiken. Ons zonnestelsel, ons sterrenstelsel, de Melkweg, plus alles wat vergankelijk en levensvatbaar is aan de hemel.

We hadden het over "astrocinematografie". Wat betekent dat?

Dit betekent dat we de grootste film van ons universum zullen hebben, in ruimte en tijd: een dynamische visie op de manier waarop we de kosmos kunnen onderzoeken. Want zeldzame, ongewone en interessante gebeurtenissen die kunnen variëren, samen met hardnekkige gebeurtenissen, kunnen ons een diepgaande en gedetailleerde kaart van ons hele universum verschaffen.

We zijn gewend om naar de hemel van "vaste sterren" te kijken, naar foto's van grote telescopen, en denken dat alles onbeweeglijk is, of dat het verandert in de loop van een veel langer leven dan een mensenleven. Maar wat zijn vergankelijke objecten?

Vrijwel alle astrofysische objecten kunnen als vergankelijk en veranderlijk worden beschouwd. Objecten die al bekend zijn en die we verder kunnen onderzoeken, of zeldzame objecten, zijn bijvoorbeeld een supernova-explosie, kilonovae, samensmeltingen van zeer dichte stellaire objecten, zoals zwarte gaten en neutronensterren. Een ander voorbeeld zijn sterren die zich vormen. De eerste afbeelding die Vera Rubin heeft gemaakt en die is verspreid, toont een gebied van stervorming, waarin de stervorming kan variëren op verschillende tijdschalen, van minuten tot dagen tot maanden, of gedurende de gehele duur van het onderzoek, namelijk tien jaar. Als een astrofysisch object een verandering ondergaat, in positie of alleen in helderheid, zal Rubin het in zeer korte tijd vastleggen.

Hoe gaat hij dat doen?

De Rubin Lsst is de grootste digitale sensor ooit gebouwd en dat geldt ook voor de grootste lens: ze zijn al opgenomen in het Guinness Book of Records. De camera van 3200 megapixels is zo groot als een kleine auto. Het gezichtsveld is zeer groot, vergelijkbaar met ongeveer 45 volle manen aan de hemel; om één beeld weer te geven heb je 400 high-definition televisies nodig. Elke nacht hebben we 23 terabyte aan data, een nieuw tijdperk breekt aan.

De telescoop is opgedragen aan astrofysicus Vera Rubin, wiens onderzoek leidde tot de hypothese dat er donkere materie bestaat, waarmee het gedrag van sterrenstelsels kan worden verklaard.

Het grote gezichtsveld en de mogelijkheid om zwakke en verre objecten te observeren, stellen het in staat om sterrenstelsels te observeren en zo vragen te beantwoorden over hoe donkere materie hun evolutie beïnvloedt. En hoe energie ervoor kan zorgen dat sterrenstelsels uit elkaar bewegen naarmate ze zich van elkaar verwijderen. Met specifieke metingen zal het deze theorieën kunnen testen en mogelijke alternatieve verklaringen kunnen formuleren.

Vera Rubin zal niet alleen de verre kosmos observeren. Wat zullen we bestuderen in ons eigen sterrenstelsel, de Melkweg?

Binnen de Melkweg kunnen we bijvoorbeeld de stervormingsgebieden bestuderen en zo de fysische mechanismen verkennen die leiden tot de geboorte van sterren. Het zal mogelijk zijn om de sterren vast te leggen op het moment dat ze zich vormen om de fysische processen die zich afspelen nog beter te begrijpen. Rubin zal een ideaal laboratorium zijn.

En in ons zonnestelsel?

Er zullen veel nieuwe objecten zichtbaar zijn. Rubin is perfect voor het maken van een telling van ons zonnestelsel; hij zal ons miljoenen nieuwe asteroïden en kometen laten zien.

Wat vertellen de eerste onthulde beelden ons?

Er is een afbeelding van de Trifid- en Lagunenevel. Dit zijn stervormingsgebieden met een gecombineerde opname van meer dan 600 beelden, een belichtingstijd van iets meer dan zeven uur, en een werkelijk uitzonderlijke scherpte. Je kunt details zien, zoals filamenten, die tot nu toe te zwak waren om waar te nemen. En het is prachtig. Dan is er nog de Virgocluster, spiraalstelsels, samensmeltende sterrenstelsels, vele sterrenstelsels op de achtergrond en de sterren van ons sterrenstelsel.

Is het waar dat de nieuwe telescoop ook een soort schildwacht zal zijn?

Wanneer er iets verandert, wordt dat gekoppeld aan een waarschuwing die de wereld in wordt gestuurd. Dit stelt ons in staat om een ​​hele keten op te starten die we observationele follow-ups noemen, met andere instrumenten, en om de fysieke processen die zich afspelen vanuit alle gezichtspunten te karakteriseren.

Wat gebeurt er als een alarm afgaat?

Wanneer een beeld wordt verkregen waar een verschil is, bijvoorbeeld als het gaat om supernova's of bewegende objecten, zoals asteroïden, jonge sterren die door een eruptieve beweging sterk in helderheid zijn toegenomen, of veranderlijke sterren, wordt er binnen 60 seconden een waarschuwing afgegeven aan de hele wereld. Met twintig terabyte hebben we het over 10 miljoen waarschuwingen per nacht. Wanneer een van deze waarschuwingen interessant is voor een bepaalde wetenschappelijke gemeenschap, een werkgroep, worden deze verspreid via zogenaamde brokers.

Zodat andere wetenschappers hun telescopen kunnen richten en kunnen bestuderen wat Vera Rubin hen laat zien.

Snelheid is een belangrijke troef. Ik denk bijvoorbeeld aan vakgebieden zoals kilonovae, waar de follow-up snel moet zijn om de piek in de variatie van het object niet te missen, vooral als het gaat om zogenaamde "zeldzame transiënten".

Welke rol speelt Italië in dit programma?

Naast het observatorium, het Rubin Project, dat door de Amerikanen in Chili is gebouwd, zijn er nog twee andere zeer belangrijke onderdelen: de eerste heet Lsst Discovery Alliance, een internationale organisatie van alle aangesloten instituten wereldwijd, Inaf voor Italië. En dan de wetenschappelijke samenwerkingsverbanden, organisaties van wetenschappers wereldwijd die zich bezighouden met het optimaliseren van de observatiestrategie, om een ​​telescoop met deze mogelijkheden te exploiteren; wat wij in-kind-projecten noemen, waarbij toegang tot de data wordt verkregen in ruil voor onze vaardigheden in het ontwikkelen van software voor data-analyse, of het gebruik van Inaf-telescopen of internationale datacenters. Inaf speelt een belangrijke rol, met name Massimo Brescia van de Universiteit van Napels en Claudia Raiteri van de Sterrenwacht van Turijn, die de bijdragen van de Inaf-onderzoekers beheren.

Er wordt veel van deze telescoop verwacht.

Naar mijn mening is het een geweldige investering voor de nieuwe generaties. Ik heb jaren geleden al in Ruby geïnvesteerd, toen ik nog onzeker was. Een internationaal project als dit is echt een gezamenlijke inspanning met interdisciplinaire technieken. Het zal ons in staat stellen ons universum nog beter te leren kennen en vragen te beantwoorden waarvan we nog niet weten dat we ze onszelf zouden moeten stellen. En het zal een geweldige inspiratiebron zijn voor studenten die nu besluiten een wetenschappelijke richting in te slaan.