После двух десятилетий работы учёные и инженеры Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики представили камеру Legacy Survey of Space and Time (LSST). 3200-мегапиксельная камера размером с автомобиль поможет исследователям ответить на самые важные вопросы космологии, включая поиск природы тёмной материи.
LSST будет установлена на телескопе в Чили в Андах на высоте 2,7 км. Она станет сердцем обсерватории Веры Рубин. Камера будет фотографировать южное небо на протяжении 10 лет.
«Мы скоро начнём снимать величайший фильм всех времён и самую информативную карту ночного неба, когда-либо созданную», — заявил профессор Вашингтонского университета Желько Ивезич.
Камера весит около 3 т, а её передняя линза имеет диаметр более 1,5 м — это самый большой объектив, когда-либо созданный для подобных целей.
Ещё одну линзу шириной почти 1 м пришлось специально спроектировать, чтобы сохранить форму и оптическую чёткость, а также загерметизировать вакуумную камеру, в которой находится огромная фокальная плоскость камеры. Эта фокальная плоскость состоит из 201 индивидуально разработанного ПЗС-датчика и настолько плоская, что её ширина варьируется не более чем на одну десятую ширины человеческого волоса. Сами пиксели имеют ширину всего 10 микрон.
Главной особенностью камеры стало её разрешение, которое настолько велико, что потребуются сотни телевизоров сверхвысокой четкости, чтобы отобразить только одно из изображений в полном размере. Руководитель программы Аарон Рудман говорит, что камера «может рассмотреть мяч для гольфа на расстоянии примерно 24 км, охватывая при этом полосу неба в семь раз шире, чем полная Луна».
После запуска основная задача камеры — составить карту и измерить яркость огромного количества объектов ночного неба. LSST будет искать признаки слабого гравитационного линзирования, при котором массивные галактики слегка искривляют пути света от фоновых. Со временем это поможет космологам понять, как тёмная энергия управляет расширением Вселенной.
Учёные также хотят изучить закономерности в распределении галактик и то, как они изменились с течением времени, выявляя скопления тёмной материи и обнаруживая сверхновые. Это откроет путь к дальнейшему пониманию как природы тёмной материи, так и тёмной энергии.
Кроме того, изображения помогут исследователям изучить галактику Млечный Путь. Многие из её звёзд маленькие и тусклые, но благодаря чувствительности камеры LSST получится создать гораздо более подробную карту нашей галактики, что даст представление о её структуре и эволюции, а также о природе звёзд и других объектов в ней. По оценкам обсерватории Рубин, проект может увеличить количество известных объектов в 10 раз, что может привести к новому пониманию того, как сформировалась наша Солнечная система, и, возможно, помочь идентифицировать угрозы со стороны астероидов.
Наконец, учёные изучат, как умирают звёзды или как материя попадает в сверхмассивные чёрные дыры в центрах галактик.
Ливерморская национальная лаборатория Лоуренса вместе с партнёрами разработала и изготовила объективы для фотоаппарата; Национальный институт ядерной физики и физики элементарных частиц при Национальном центре научных исследований (IN2P3/CNRS) во Франции внёс вклад в разработку сенсора и электроники, а также создал систему замены фильтров камеры, которая позволит ей фокусироваться на шести отдельных спектрах — от ультрафиолетового до инфракрасного. Команда Брукхейвенской лаборатории представила для проекта сверхчувствительные ПЗС-модули.
Учёный IN2P3 / CNRS Пьер Антилогус сказал: «Чтобы снять 3D-фильм о Вселенной, камере пришлось делать снимки примерно за 2 секунды и менять фильтры менее чем за 90 секунд. Это настоящее достижение для камеры такого размера».
В 2020 году участники проекта Sloan Digital Sky Survey (SDSS) после пяти лет изучения космоса выпустили «самую большую трёхмерную карту Вселенной». Она включает в себя более 2 миллионов галактик от Млечного Пути до объектов на расстоянии более 11 миллиардов световых лет. В 2022 году астрономы из Университета Джонса Хопкинса представили интерактивную карту Вселенной с положением и цветами 200 тысяч галактик, которые простираются до самого края наблюдаемой Вселенной.
