Ant Cerro Pachón — daugiau nei 2600 metrų virš jūros lygio iškilusio Čilės kalno — stūkso Veros Rubin observatorijos teleskopas. Šis milžinas garsėja pasaulio rekordais – jame sumontuotas didžiausias skaitmeninis fotoaparatas ir didžiausias objektyvas. Teleskopo svoris siekia 350 tonų.
Tai reflektorinis teleskopas, kuris surenka šviesą per veidrodžius, iš kurių didžiausias yra 8,4 metro skersmens — platesnio pagaminti nepavyko, nes į kalno viršūnę vedančio tunelio plotis tėra apie 8,5 metro.
Nepaisant įspūdingo svorio, teleskopas gali judėti labai greitai – o tai leis iš esmės pakeisti mūsų supratimą apie Saulės sistemą, galaktiką ir Visatą.
Ankstesni viso dangaus stebėjimai užtrukdavo mėnesius ar savaites, o Veros C. Rubin observatorijos teleskopas vieną apžvalgą atliks per mažiau nei pusę savaitės. Teleskopas tokią apžvalgą kartos vėl ir vėl visą dešimtmetį, sukurdama savotišką kosminį laiko intervalą.
„Kas tris dienas fotografuodami visą dangų, galėsime sudėti šiuos vaizdus ir pažvelgti vis giliau, – sako observatorijos mokslininkas Kevinas Reilas. – Po 10 metų būsime pažvelgę labai giliai į Visatą ir labai toli į praeitį. Ir kartu pamatysite Visatos struktūrą.“
Suprasti šią struktūrą yra viena iš observatorijos misijų. Ji siekia tiksliau ištirti, kaip tamsioji medžiaga iškreipia Visatą. Šią kelionę pradėjo amerikietė astronomė Vera Rubin.
XX a. 8-ajame dešimtmetyje jos atlikti besisukančių galaktikų stebėjimai leido suprasti, kad matoma materija sudaro tik dalį Visatos.
V. Rubin nustatė, kad žvaigždės galaktikų pakraščiuose juda per greitai – pagal Keplerio dėsnius jos iš tikrųjų turėjo judėti lėčiau nei žvaigždės, esančios netoli galaktikų centrų.
Po ilgus metus trukusių stebėjimų ir skaičiavimų vienintelis paaiškinimas buvo prielaida, kad turi būti daugiau medžiagos, nei matome. Ši nematoma medžiaga buvo pavadinta tamsiąja medžiaga. Dabar astronomai mano, kad jos kosmose yra maždaug penkis kartus daugiau nei įprastos medžiagos, o jos gravitacinė trauka formuoja Visatą, kokią matome.
„Regimoji medžiaga iš tikrųjų atsiranda ten, kur yra tamsioji medžiaga, o ne atvirkščiai“, – sako observatorijos mokslininkė Stephanie Deppe. Manoma, kad galaktikos išsidėsčiusios ant vadinamojo kosminio tinklo — tamsiosios medžiagos gijų, kurios gravitacine jėga laiko žvaigždes.
Veros C. Rubin observatorijos teleskopo nuotraukos suteiks išsamiausią vaizdą į šį tinklą.
Tinklo sužymėjimas taip pat padės geriau suprasti tikrąją tamsiosios medžiagos prigimtį. Ar ji yra karšta ir sudaryta iš lengvų, greitai judančių dalelių, ar šalta ir sudaryta iš dalelių, kurios lengviau susitelkia?
„Galime ieškoti smulkių sutrikimų, pavyzdžiui, žvaigždžių srautų vingiuose“, – sako S. Deppe. Tai atskleis, kur tamsiosios medžiagos sankaupos prasiskverbė pro gijas.
Supratus, kokio dydžio sankaupa galėtų tai padaryti, bus galima susiaurinti galimų tamsiosios medžiagos tipų sąrašą. Kosminio tinklo struktūra taip pat leis geriau įvertinti tamsiosios energijos — jėgos, spartinančios Visatos plėtimąsi — poveikį.
Operatoriai vis dar tobulina įrangą – stengiasi, kad vaizdai būtų pilnai sufokusuoti. Maždaug kas 30 sekundžių padaroma po vieną nuotrauką.
Teleskopas nufotografuoja vieną dangaus dalį, tada greitai nukrypsta į kitą ir daro kitą nuotrauką. Taip sudaromas tinklelis, kurį vėliau galima sujungti į bendrą vaizdą.
Kai nuotraukos padaromos, duomenys pradedami perduoti į kitus žemynus. Pirmiausia jie keliauja nuo kalno šviesolaidžių kabeliais, kurie driekiasi iki Atlanto ar Ramiojo vandenyno, o tada povandeniniais kabeliais pasiekia JAV.
Duomenys pereina per centrą Floridoje ir galiausiai atsiduria SLAC JAV nacionalinėje greitintuvų laboratorijoje Kalifornijoje.
Vaizdo dydis siekia apie 32 gigapikselius – tai maždaug tiek, kiek 4K raiškos filmo vaizdas – ir atkeliauja per maždaug 10 sekundžių, pasakoja už observatorijos duomenis atsakingas Williamas O’Mullane’as.
Iš ten duomenys perduodami į centrus Jungtinėje Karalystėje ir Prancūzijoje, iš kur jie tampa prieinami mokslininkams visame pasaulyje.
Skubiausiai analizuojami greitai judantys objektai. Naktinis dangus mirga, žybsi ir keičiasi taip, kaip kartais sunku nuspėti – o Veros Rubin observatorija stengsis visa tai užfiksuoti.
Dar niekada nebuvo galimybės taip greitai stebėti šių judėjimų. Dabar bus galima matyti greitai kintančius objektus beveik realiuoju laiku.
Teleskopas stebės asteroidus ir kometas, skriejančius dangaus skliautu – tiek pagrindinėje asteroidų juostoje tarp Marso ir Jupiterio, tiek daug toliau esančius transneptūninius objektus.
„Šiuo metu žinome tik kelis tūkstančius objektų Kuiperio juostoje ir Orto debesyje, – sako Stephanie Deppe. – Veros Rubin observatorija greičiausiai šį skaičių padidins dešimteriopai.“
Be to, teleskopas padės stebėti galimas arti Žemės esančių objektų (angl. near-Earth object, NEO) grėsmes – jų žinomas skaičius gali išaugti nuo maždaug 30 tūkstančių iki 100 tūkstančių.
Galbūt net pavyks užfiksuoti greitai judančius tarpžvaigždinius objektus – tokius kaip meteoritą Oumuamua, pralėkusį pro Saulės sistemą 2017-aisiais, ar kometą 2l/Borisov, atskriejusią 2019-aisiais.
Toks Saulės sistemos „surašymas“ gali padėti atsakyti į klausimą, ar tikrai egzistuoja Devintoji planeta. Užuomina apie tokį pasaulį – 5–10 kartų didesnės už Žemę masės objektą Saulės sistemos pakraštyje – kyla iš Kuiperio juostos objektų, kurių orbitos yra neįprastos, bet tarpusavyje panašios.
Modeliavimai rodo, kad dėl to gali būti kalta planeta, tačiau tiesioginių įrodymų dar nėra. Galbūt netrukus tai pasikeis.
„Veros Rubin observatorija arba suras neginčijamų jos egzistavimo įrodymų, arba visiškai paneigs dabar turimus duomenis“, – sako S. Deppe.
Pirmosios teleskopo nuotraukos bus viešai paskelbtos birželio 23-ąją. Iki tol observatorija ir toliau kas tris naktis fotografuos visą pietinį dangų.
„Visa idėja buvo tokia: ar galima sukurti observatoriją, kuri surinktų visus duomenis, kokių tik prireiktų bet kuriam pasaulio mokslininkui? Jei kas nors paprašytų nuotraukos iš tam tikros dangaus vietos, tereikėtų palaukti tris dienas – ir ji jau bus“, – sako Kevinas Reilas.
Parengta pagal „New Scientist“.