Wir Menschen haben einen unstillbaren Hunger, das Universum zu verstehen. Wie Carl Sagan sagte: „Verstehen ist Ekstase.“ Aber um das Universum zu verstehen, brauchen wir immer bessere Möglichkeiten, es zu beobachten. Und das bedeutet eines: große, riesige, riesige Teleskope.
In dieser Serie schauen wir uns 6 der Superteleskope der Welt an:
- Das Riesen-Magellan-Teleskop
- Das überwältigend große Teleskop
- Das Dreißig-Meter-Teleskop
- Das European Extremely Large Telescope
- Das große synoptische Vermessungsteleskop
- Das James Webb Weltraumteleskop
- Das Weitfeld-Infrarot-Vermessungsteleskop
Das große synoptische Vermessungsteleskop
Während die anderen Superteleskope der Welt für ihre Arbeit auf riesige Spiegel angewiesen sind, ist das LSST anders. Es ist eine riesige Panoramakamera, die ein riesiges bewegtes Bild des Universums erstellen wird. Und seine Arbeit wird von drei Worten geleitet: breit, tief und schnell.
Während andere Teleskope statische Bilder aufnehmen, wird das LSST immer wieder detailreiche Bilder des gesamten verfügbaren Nachthimmels aufnehmen. Dies wird es Astronomen ermöglichen, Nacht für Nacht die Bewegung von Objekten am Himmel zu „beobachten“. Und die Bilder werden für jeden verfügbar sein.
Das LSST wird von einer Gruppe von Institutionen in den USA gebaut und hat sogar etwas Geld von Bill Gates bekommen. Es wird auf dem Cerro Pachon liegen, einem Gipfel im Norden Chiles. Die Zwillinge Süd und Astrophysikalische Forschungsteleskope des Südens befinden sich auch dort.
Die Kamera im „Scope“
Das Herzstück des LSST ist seine riesige Digitalkamera. Es wiegt über drei Tonnen und der Sensor ist ähnlich segmentiert wie andere Superteleskope mit segmentierten Spiegeln. Die Kamera des LSST besteht aus 189 Segmenten, die zusammen einen Kamerasensor mit einem Durchmesser von etwa 2 Fuß bilden, hinter einer Linse mit einem Durchmesser von mehr als 5 Fuß.
Jedes Bild, das die LSST aufnimmt, ist 40-mal größer als der Vollmond und misst 3,2 Gigapixel. Die Kamera nimmt die ganze Nacht alle 20 Sekunden eines dieser Weitwinkelbilder auf. Alle paar Nächte liefert uns das LSST ein Bild des gesamten verfügbaren Nachthimmels, und das 10 Jahre lang.
„Die LSST-Umfrage öffnet ein filmähnliches Fenster zu Objekten, die die Helligkeit ändern oder sich in Zeiträumen von 10 Sekunden bis 10 Jahren bewegen.“ – LSST: VOM WISSENSCHAFTSTREIBER ZUM REFERENZDESIGN UND ERWARTETEN DATENPRODUKTEN
Das LSST wird ein riesiges, filmähnliches Bild von über 40 Milliarden Objekten aufnehmen. Dies reicht von weit entfernten, riesigen Galaxien bis hin zu potenziell gefährlichen Objekten mit einem Durchmesser von nur 140 Metern.
Der Primär-Tertiay-Spiegel in seiner Bauanlage. Bild: LSST
Es gibt eine ganz andere Seite des LSST, die etwas anspruchsvoller ist. Wir bekommen die Vorstellung von einem tiefen, bewegenden, detaillierten Bild des Himmels. Das ist intuitiv einfach. Aber es gibt noch eine andere Seite, die Data-Mining-Herausforderung.
Die Datenherausforderung
Das ganze Unterfangen wird eine enorme Datenmenge erzeugen. Über 15 Terabyte müssen jede Nacht verarbeitet werden. Während seiner 10-jährigen Lebensdauer wird es 60 Petabyte an Daten erfassen.
Sobald die Daten vom LSST erfasst wurden, werden sie über zwei dedizierte 40-GB-Leitungen zum Datenverarbeitungs- und Archivierungszentrum geleitet. Dieses Zentrum ist eine Super-Computing-Einrichtung, die alle Daten verwaltet und den Benutzern zur Verfügung stellt. Aber wenn es um den Umgang mit den Daten geht, ist das nur die Spitze des Eisbergs.
„LSST ist eine neue Art der Beobachtung, und die Gewinnung von Wissen aus den Big Data, die LSST liefert, ist in der Tat eine Herausforderung.“ – Suzanne H. Jacoby, LSST
Die schiere Menge an Daten, die das LSST erzeugt, ist eine Herausforderung, die das Team dahinter kommen sah. Sie wussten, dass sie die Kapazitäten der wissenschaftlichen Gemeinschaft im Voraus aufbauen mussten, um das Beste aus dem LSST herauszuholen.
Die Handhabung aller Daten aus dem LSST erfordert eine eigene Infrastruktur. Bild: LSST
Suzanne Jacoby vom LSST-Team sagte Universe heute: „Um die Wissenschaftsgemeinschaft auf den LSST-Betrieb vorzubereiten, hat die LSST Corporation eine „Enabling Science“-Initiative unternommen, die das LSST Data Science Fellowship Program (DSFP) finanziert. Dieses zweijährige Programm soll den bestehenden Lehrplan für Graduiertenschulen ergänzen und behandelt Themen wie Statistik, maschinelles Lernen, Informationstheorie und skalierbare Programmierung.“
Die Wissenschaft
Die Natur der Dunklen Materie und das Verständnis der Dunklen Energie
Einen Beitrag zu unserem Verständnis von Dunkler Energie und Dunkler Materie zu leisten, ist ein Ziel aller Superteleskope. Das LSST wird mehrere Milliarden Galaxien durch Zeit und Raum abbilden. Es wird uns helfen zu verstehen, wie sich Dunkle Energie im Laufe der Zeit verhält und wie Dunkle Materie die Entwicklung der kosmischen Struktur beeinflusst.
Katalogisierung des Sonnensystems
Die rohe Bildgebungsleistung des LSST wird die Kartierung und Katalogisierung unseres Sonnensystems grundlegend verändern. Es wird angenommen, dass das LSST 60-90% aller potenziell gefährlichen Asteroiden (PHAs) mit einem Durchmesser von mehr als 140 Metern bis zum Haupt-Asteroidengürtel erkennen könnte. Dies wird nicht nur zum Ziel der NASA beitragen, Bedrohungen für die Erde durch Asteroiden zu identifizieren, sondern uns auch helfen zu verstehen, wie Planeten entstanden und wie sich unser Sonnensystem entwickelt hat.
Den sich verändernden Himmel erkunden
Die wiederholte Aufnahme des Nachthimmels in großer Tiefe und mit hervorragender Bildqualität sollte uns viel über Supernovae, veränderliche Sterne und mögliche andere Ereignisse sagen, die wir noch nicht einmal entdeckt haben. Immer wenn wir ein neues Teleskop bauen oder eine Sonde an ein neues Ziel schicken, gibt es immer wieder überraschende Ergebnisse. Die LSST wird wahrscheinlich nicht anders sein.
Struktur und Bildung der Milchstraße
Das LSST wird uns einen beispiellosen Einblick in die Milchstraße geben. Es wird über die Hälfte des Himmels abtasten und dies wiederholt tun. Hunderte Male sogar. Das Endergebnis wird ein enorm detaillierter Blick auf die Bewegung von Millionen von Sternen in unserer Galaxie sein.
Uneingeschränkter Zugang
Der vielleicht beste Teil des gesamten LSST-Projekts ist, dass alle Daten für jeden verfügbar sind. Jeder mit einem Computer und einer Internetverbindung kann auf den Film des Universums von LSST zugreifen. Es ist natürlich warm und verschwommen, die Ergebnisse großer wissenschaftlicher Bemühungen wie dieser für jeden zugänglich zu machen. Aber es steckt mehr dahinter. Das LSST-Team vermutet, dass die Mehrheit der Entdeckungen, die aus seinen umfangreichen Daten resultieren, von unabhängigen Astronomen, Studenten und sogar Amateuren stammen wird.
Es wurde von Grund auf so konzipiert, und es wird keine Verzögerungen oder proprietäre Barrieren beim öffentlichen Datenzugriff geben. Tatsächlich hat sich Google aufgrund des Wunsches nach öffentlichem Zugriff auf die Daten als Partner bei LSST angemeldet. Wir haben gesehen, was Google mit Google Earth und Google Sky gemacht hat. Was werden sie sich für Google LSST einfallen lassen?
Der Sloan Digital Sky Survey (SDSS), eine Art Vorläufer des LSST, wurde in gleicher Weise modelliert. Alle ihre Daten standen Astronomen zur Verfügung, die nicht mit ihr verbunden waren, und von über 6000 Veröffentlichungen, die sich auf SDSS-Daten beziehen, wurde die große Mehrheit von ihnen von Astronomen veröffentlicht, die nicht mit SDSS verbunden sind.
Erstes Licht
Wir müssen jedoch noch eine Weile warten, bis all dies auf uns zukommt. Das erste Licht für das LSST wird nicht vor 2021 sein, und es wird seine 10-jährige Laufzeit im Jahr 2022 beginnen. Seien Sie zu diesem Zeitpunkt bereit für einen ganz neuen Blick auf unser Universum. Die LSST wird ein Game-Changer sein.
