A világ legnagyobb kamerája pásztázza majd az égboltot

2013.10.24. 09:49

Távcsőnek sem lesz akármilyen az épülő Large Synoptic Survey Telescope, de a műszer emellett még 3200 megapixeles kamera és adatfeldolgozó szuperszámítógép is lesz egyben.

A természettudományos kutatók számára nem kis feladatot jelent az egyre nagyobb mennyiségben zúduló adatok kezelése, gyűjtése és feldolgozása. Az űrtávcsöveknél az adatok Földre továbbítása a „szűk keresztmetszet”, ezért van az például, hogy a közeljövőben induló Gaia űrtávcsövön meg kell elégedni egy 900 megapixeles kamerával. Ezzel szemben a földi óriástávcsöveknél valóban az adatok tömegének kezelése, tárolása és kiértékelése jelenti az igazi kihívást.

Amikor az évtized végére a Large Synoptic Survey Telescope (LSST) elkészül, sok tekintetben felül fogja múlni az összes nagy földi távcsövet. A műszert Észak-Chilében, a déli szélesség 30. fokán fekvő Cerro Pachón El Penón csúcsán, 2662 méter tengerszint fölötti magasságban fogják felállítani. A távcsővel 3 naponta az egész (a távcső földrajzi szélességéről látható) égboltot végigfényképezik, a felvételek határfényessége 24,5 magnitúdó lesz. Az égbolt minden egyes sávját a távcső 10 éves működési ideje alatt körülbelül ezerszer pásztázzák végig. Az LSST-re szerelik fel a világ legnagyobb, nem kevesebb mint 3200 megapixeles (3,2 gigapixel) kameráját, amellyel 20 másodpercenként készülnek a 15 másodperces expozíciós idejű felvételek.

2011-ben kezdődött a kiszemelt hegycsúcs „legyalulása”. Robbantásokkal alakítják ki a platót, ahová az LSST-t befogadó épület kerülForrás: LSST.org

Az LSST legfontosabb feladata az égbolton bekövetkező változások követése lesz. Az egymás után készülő égboltképeket összehasonlítva bármilyen változás könnyen feltűnik, legyen szó akár egy égitest fényességének hirtelen megváltozásáról, például szupernóva-robbanásról, vagy egy égitest elmozdulásáról. Utóbbinak köszönhetően a Földre potenciális veszélyt jelentő földközeli kisbolygókat éppúgy észre lehet venni, mint a Neptunuszon túli Kuiper-öv apró, jeges objektumait. A csillagászok hozzáteszik, hogy az égi változások minden eddiginél pontosabb követése - halvány gravitációs lencsék remélt megfigyelésével - hozzásegíthet a sötét anyag és a sötét energia mibenlétének tisztázásához.

A távcső főtükre önmagában is tekintélyes darab a maga 8,4 méter átmérőjével. Igazi különlegességét azonban az adja, hogy a távcső látómezeje hatalmas, 3,5 fok átmérőjű lesz, vagyis akkora égboltterületet képez le egyszerre az óriástávcső, amelyen 49 telihold elférne. A műszer detektorai az ibolyántúlitól az infravörösig terjedő hullámhosszakra (330 és 1070 nm között) lesznek érzékenyek. A detektorokkal borított fókuszsík területe kb. 3200 négyzetcentiméter, amelyen 189 darab, egyenként kb. 16 négyzetcentiméteres CCD detektor helyezkedik el (a kör alakú fókuszsík és a téglalap alakú detektorok összeillesztése miatt minden adat csak közelítő).

A 2009 novemberében kiöntött üvegtömbből készült el az LSST segédtükreForrás: LSST.org

A nagy látómező a távcső különleges optikai rendszerének köszönhető. A hagyományos tükrös távcsövekben két tükröt találunk, a fő- és a segédtükröt. A LSST-ben ezenkívül egy harmadik, úgynevezett tercier tükröt is alkalmaznak. A főtükör (M1) 8,4 méter átmérőjű, a segédtükör (M2) 3,4 méteres. A főtükör közepébe vágott lyukban elhelyezkedő tercier tükör (M3) viszont 5 méter átmérőjű. A közepébe vágott nagy lyuk miatt a főtükör fénygyűjtő felülete „csak” 35 négyzetméter, ami egy 6,68 méter átmérőjű tükör teljes felületének felel meg. Az M1 és az M3 tükröket egyetlen üvegtömbből alakítják ki (M1M3-monolit).

A távcső főtükre valójában két tükör, a klasszikus főtükör és a közepén kialakítandó tercier tükörForrás: LSST.org

A távcső éjszakánként mintegy 20-30 terabyte (TB) adatot gyűjt majd, ami a 10 évre tervezett működési idő alatt 60 petabyte (PB) nyers adatot jelent, ebből a távcső katalógusába 15 PB kerül be. A legnagyobb kihívást az jelenti, miként tudnak úrrá lenni az óriási adatmennyiségen. A hagyományos módszerekkel semmiképpen, az új felfedezésekre az adatokban talált korrelációk nyomán lehet számítani. A kutatók feladata mindenekelőtt az új keresési módszerek és algoritmusok kigondolása lesz. A csapat adatbázis-szakértője Szalay A. Sándor (Alex Szalay), a Johns Hopkins Egyetem magyar atomfizikusa.

Az LSST tudományos adatbázisa több mint 100 adatbázistáblát fog tartalmazni. A képek adatbázisában 700 millió felvételnek lesz hely, a forráskatalógus 3 billió soros lesz. Az objektumok részletes katalógusában 20 milliárd égitestnek lesz hely, mindegyiknek legalább 200 jellemzőjével. A hirtelen változások észlelésekor 60 másodpercen belül a világ összes csillagvizsgálója számára riasztást küldenek. A tudományos archívumba 10 éven keresztül éjszakánként 400 000 darab 16 megapixeles képet helyeznek el. A kutatók szándékai szerint az adatbányászat céljára kidolgozott eljárásokat a biológiától a távérzékelésig más, nagy adattömegeket kezelő területek is át tudják venni.

Fantáziarajz a működő távcsőről, háttérben az égbolt olyan ábrázolásával, amilyennek az LSST fogja látniForrás: LSST.org

A távcső építéséhez az első (pénzügyi) lökést 2008 januárjában Charles Simonyi 20 millió és Bill Gates 10 millió dolláros támogatása adta, később a Nemzeti Tudományos Alaphoz és másokhoz is támogatásért fordultak. Az M1M3 és az M2 tükrök öntése és csiszolása megtörtént, az M3 rész polírozása is megkezdődött. A földmunkák a hegycsúcson 2011 tavaszán elkezdődtek, az előrehaladás itt követhető. A távcső üzembe helyezése az anyagi lehetőségektől függően évtizedünk második felében vagy végén várható. A közelmúltban azt is bejelentették, hogy a Frei Zsolt professzor vezetésével működő MTA-ELTE Lendület Asztrofizikai Kutatócsoportban dolgozó fizikusok, asztrofizikusok is bekapcsolódhatnak az LSST programjába.