מצפה הכוכבים ורה רובין

מתוך המכלול, האנציקלופדיה היהודית
קפיצה לניווט קפיצה לחיפוש

מצפה הכוכבים ורה סי. רובין (Vera C. Rubin Observatory) שנקרא בעבר טלסקופ המיפוי הסינופטי הגדול (Large Synoptic Survey Telescope - LSST), הוא מצפה כוכבים אסטרונומי הנמצא בבנייה בצ'ילה. משימתו העיקרית תהיה ביצוע מיפוי אסטרונומי סינופטי (Legacy Survey of Space and Time).[1][2] המצפה ממוקם בגובה 2682 מטרים על פסגת אל פניון של ההר סרו פאצ'ון באזור קוקימבו, בצפון צ'ילה, לצד טלסקופי המחקר האסטרופיזי הקיימים ג'מיני דרום וטלסקופ המחקר הדרומי.[3] המצפה נקרא על שם ורה רובין, אסטרונומית יהודיה-אמריקאית שהייתה חלוצה בגילויים על קצב הסיבוב הגלקטי והשערת קיום החומר האפל.

מצפה הכוכבים ורה סי. רובין הוא יוזמה משותפת של הקרן הלאומית למדע של ארצות הברית (NSF) ומשרד המדע של משרד האנרגיה של ארצות הברית.[4]

מצפה הכוכבים רובין יאכלס את טלסקופ המיפוי סימוניי,[5] טלסקופ מחזיר אור רחב שדה עם מראה ראשית בקוטר 8.4 מטרים אשר יצלם את כל השמיים הזמינים כל כמה לילות.[6] הטלסקופ משתמש בעיצוב חדשני של שלוש מראות, גרסה של אנסטיגמט של שלוש מראות, המאפשר לטלסקופ לספק תמונות חדות על פני שדה ראייה רחב מאוד בקוטר 3.5 מעלות. התמונות יתועדו על ידי מצלמת CCD ברזולוציה של 3.2 ג'יגה-פיקסל, המצלמה הדיגיטלית הגדולה ביותר שנבנתה אי פעם.[7]

תוכנית ה-LSST הוצעה בשנת 2001, ובניית המראה החלה (במימון פרטי) בשנת 2007. לאחר מכן הפך LSST לפרויקט הקרקעי הגדול המדורג בראש הרשימה במיפוי העשורי של האסטרופיזיקה לשנת 2010, והפרויקט החל רשמית ב-1 באוגוסט 2014.

בניית האתר החלה ב-14 באפריל 2015.[8][9] התצפיות הראשונות בשמיים באמצעות מצלמת ההנדסה התרחשו ב-24 באוקטובר 2024,[10] בעוד שאור ראשון של המערכת המלאה צפוי עד 23 ביוני 2025,[11] ופעולות המיפוי המלאות מתוכננות להתחיל בהמשך 2025.[12] נתוני LSST מתוכננים להפוך לציבוריים לחלוטין לאחר שנתיים.[13]

שם

מצפה הכוכבים ורה סי. רובין ושביל החלב

ביוני 2019, שונה שם המצפה מטלסקופ המיפוי הסינופטי הגדול (LSST) למצפה ורה סי. רובין ביוזמת על ידי חבר הקונגרס של ארצות הברית אדי ברניס ג'ונסון וג'ניפר גונזלס-קולון.[14] השם מכבד את מורשתם של רובין ועמיתיה לחקור את טבעו של החומר האפל על ידי מיפוי וקטלוג של מיליארדי גלקסיות במרחב ובזמן.[14]

רקע

עדשת L1 עבור LSST

ה-LSST הוא המשך של מסורת של מיפויי שמיים.[15] אלה החלו כקטלוגים חזותיים במאה ה-18, כמו קטלוג מסייה. זה הוחלף במיפויים מצולמים, החל מאוסף הלוחות של הרווארד משנת 1885, מיפוי השמיים של האגודה הלאומית לגאוגרפיה - מצפה הכוכבים פאלומר ואחרים. בסביבות שנת 2000, המיפויים הדיגיטליים הראשונים, כמו מיפוי השמיים הדיגיטלי של סלואן (SDSS), החלו להחליף את לוחות הצילום של המיפויים הקודמים.

סקירה כללית

עיצוב טלסקופ המיפוי סימוני ייחודי בקרב טלסקופים גדולים (מראות ראשיות בגודל 8 מטר ומעלה) בכך שיש לו שדה ראייה רחב מאוד: 3.5 מעלות בקוטר, או 9.6 מעלות ריבועיות. זהו יותר מפי שלושה משדה הראיה של הטלסקופים הקיימים בעלי מראות גדולות ביותר, טלסקופ סובארו[16] וטלסקופ Pan-STARRS, ויותר מסדר גודל טוב יותר מרוב הטלסקופים הגדולים.[17] לשם השוואה, גם השמש וגם הירח, כפי שנראה מכדור הארץ, הם 0.5 מעלות לרוחב, או 0.2 מעלות ריבועיות.

דגם בגודל טבעי של מערך חיישני ה־CCD של המצלמה הראשית במוקד של LSST. קוטר המערך הוא 64 ס"מ, והוא יספק 3.2 ג'יגה-פיקסלים לכל תמונה. תמונת הירח (30 דקות קשת) מוצגת כדי להראות את קנה המידה של שדה הראייה.

עיבוד נתוני תמונה

בהתחשב בתחזוקה, מזג אוויר גרוע ואירועים אחרים, המצלמה צפויה לצלם מעל 200,000 תמונות (1.28 פטה-בייט לא דחוס) בשנה, הרבה יותר ממה שניתן לבדוק על ידי בני אדם. ניהול וניתוח יעיל של התפוקה העצומה של הטלסקופ צפוי להיות החלק הקשה ביותר מבחינה טכנית בפרויקט.[18][19] בשנת 2010, דרישות המחשב הראשוניות הוערכו ב-100 טרה-פלופס של כוח מחשוב ו-15 פטה-בייט של אחסון, דרישות שיעלו ככל שהפרויקט יאסוף נתונים.[20] עד שנת 2018, ההערכות עלו ל-250 טרה-פלופס ו-100 פטה-בייט של אחסון.[21]

לאחר צילום התמונות, הן עוברות עיבוד לפי שלושה לוחות זמנים שונים: מהיר (בתוך 60 שניות), יומי ושנתי.[22]

התוצרים המיידיים הם התראות, המופקות תוך 60 שניות מהתצפית, על עצמים ששינו את בהירותם או מיקומם ביחס לתמונות מאוחסנות של מיקום זה בשמיים. העברה, עיבוד וניתוח של תמונות גדולות כאלה תוך 60 שניות (שיטות קודמות לקחו שעות, על תמונות קטנות יותר) הן בעיה משמעותית בהנדסת תוכנה בפני עצמה. שלב זה של העיבוד יבוצע במתקן ממשלתי מסווג כך שניתן יהיה להסיר אירועים שיחשפו נכסים סודיים של ממשלת ארצות הברית.

כ-10 מיליון התראות ייווצרו בכל לילה.[23] כל התראה תכלול את הפרטים הבאים: 

  • אפיון פוטומטרי, אסטרומטרי וצורה של המקור שזוהה
  • גזרות של 30×30 פיקסלים (בממוצע) של התבנית ותמונות שונות
  • סדרת הזמן (עד שנה) של כל הגילויים הקודמים של מקור זה
  • סטטיסטיקות סיכום שונות ("מאפיינים") מחושבות של סדרות הזמן

ההתראות זמינות לקהילה המדעית באופן מיידי, שכן המטרה היא להעביר במהירות כמעט כל מה ש-LSST יודע על כל אירוע נתון, מה שמאפשר סיווג וקבלת החלטות במורד הזרם. טלסקופ LSST ייצר קצב התראות חסר תקדים, מאות בשנייה כאשר הטלסקופ פועל. רוב הצופים יתעניינו רק בחלק זעיר מהאירועים הללו, כך שההתראות יועברו ל"מתווכי אירועים" אשר יעבירו תת-קבוצות לצדדים המעוניינים.

מוצרים יומיים, המתפרסמים תוך 24 שעות מהתצפית, כוללים את כל התמונות מאותו לילה, ואת קטלוגי המקור הנגזרים מתמונות שונות. זה כולל פרמטרים מסלוליים מחושבים עבור עצמים במערכת השמש.

מוצרי נתוני שחרור שנתיים יהיו זמינים פעם בשנה, על ידי עיבוד מחדש של כל מערך הנתונים המדעיים עד כה. אלה כוללים:

  • תמונות מכוילות
  • מדידות של מיקומים, שטפים וצורות
  • תיאור קומפקטי של עקומות אור
  • קטלוג של כ-6 מיליון עצמים במערכת השמש, כולל מסלוליהם
  • קטלוג של כ-37 מיליארד עצמים בשמיים (20 מיליארד גלקסיות ו-17 מיליארד כוכבים), שלכל אחד מהם יותר מ-200 תכונות.

מטרות מדעיות

השוואה בין מראות ראשיות של מספר טלסקופים אופטיים - ה-LSST, עם החור המרכזי הגדול מאוד שלו, נמצא קרוב למרכז התרשים.

LSST יכסה כ-18,000 מעלות מרובעות של השמיים הדרומיים עם שישה מסננים במיפוי העיקרי, עם כ-825 ביקורים בכל נקודה. מגבלות העוצמה של 5σ ( יחס אות לרעש גדול מ-5) צפויות להיות עצמים ברמת בהירות של עד 24.5 בתמונות בודדות, ועד 27.8 באמצעות שימוש בסכימה של תמונות מרובות.[24]

המיפוי העיקרי ייקח כ-90% מזמן התצפית. 10% הנותרים ישמשו להשגת כיסוי משופר עבור מטרות ואזורים ספציפיים. זה כולל תצפיות עמוקות מאוד (עד רמת בהירות נמוכה של r ~ 26), זמני חזרה קצרים מאוד (בערך דקה אחת), תצפיות על אזורים "מיוחדים" כגון המילקה, מישור הגלקסיה, ענני מגלן, ואזורים המכוסים בפירוט על ידי מיפויים אחרים שהם מרובי אורכי גל.

מטרות מדעיות ספציפיות של LSST כוללות:[25]

בשל שדה הראייה הרחב והרגישות שלו, LSST צפוי להוביל בגילוי מקבילות אופטיות לאירועי גלי כבידה שיזוהו על ידי LIGO ומצפי גלי כבידה אחרים בעתיד.[30]

כמו כן, סביר שכמות הנתונים העצומה שתיווצר תוביל לתגליות מקריות נוספות.

נאס"א קיבלה משימה מהקונגרס האמריקאי לאתר ולקטלג 90% מאוכלוסיית האסטרואידים הנמצאת במסלול קרוב לכדור הארץ בגודל של 140 מטרים ומעלה.[31] ההערכה היא ש-LSST, כשלעצמו, מסוגל לזהות 62% מעצמים כאלה,[32] ולדברי האקדמיה הלאומית למדעים של ארצות הברית, הארכת המיפוי מעשר שנים לשנים עשר תהיה הדרך היעילה ביותר מבחינת עלות להשלמת המשימה.[33]

המכלול עליון מורד על ידי עגורן של 500 טון (מרץ 2021)

השפעה אפשרית של מערכי לוויינים

בזמן צילום חשיפה ארוכה של השמיים, לוויין יכול לחצות את שדה הראייה ולהשאיר פס על התמונה. בעוד שניתן יהיה לדמות ולהסיר פס לוויין, רעש הפואסון השיורי הופך את יחס אות לרעש של הפיקסלים המתוקנים לנמוך מדי מכדי שיהיה בעל ערך מדעי.[34][35]

סטארלינק שיגרה 7,000 לוויינים למסלול נמוך סביב כדור הארץ (LEO), עם תוכניות להרחיב את מספרם ל-12,000 עם אפשרות להרחבה ל-34,400.[36] גם אם סטארלינק לא יגיע לגודלו המתוכנן, הזרם המתמיד של מערכי לוויינים מתוכננים אחרים הוביל לדאגה לגבי האופן שבו לוויינים עלולים להשפיע על תצפיות אסטרונומיות בכלל ועל LSST בפרט.

מצפה הכוכבים רובין ביצע סימולציה של שינוי אסטרטגיית התצפית שלהם כדי להימנע מרצפי לוויינים. הם גילו כי יהיה עליהם לוותר על כ-10% מזמן התצפית הכולל הזמין, כדי להפחית את מספר פסי הלוויין פי שניים.[37] מחקרי מעקב הראו שאפילו במקרה שיהיו במסלול לוויני נמוך 30,000 לוויינים, רק 8% מכלל תמונות המדע יכילו פס לוויינים, מה שיוביל לאובדן של כ-0.04% מכלל הפיקסלים בעלי ערך מדעי.[38] אפשרויות נוספות למניעת פסים של לוויינים כוללות סגירת תריס המצלמה כאשר צפוי שלוויין לעבור דרכו, אך האובדן ביעילות המערכת הכוללת יהיה גדול בהרבה מאשר פשוט מיסוך פיקסלים המושפעים מהלוויין.

מכיוון שקבוצת הלווינים סטארלינק נמצאת במסלול לוויני נמוך, לוויינים החולפים בתחום התצפית של הטלסקופ באמצע הלילה עוברים בצל כדור הארץ, מה שהופך אותם לחשוכים ובלתי נראים אפילו על ידי טלסקופים גדולים. לכן, רק תמונות המצולמות במהלך או זמן קצר לאחר רדת החשיכה ולפני הזריחה צפויות להיות מושפעות מפסי לוויין.[39]

גלריה

קישורים חיצוניים

הערות שוליים

  1. Overbye, Dennis (11 בינואר 2020). "Vera Rubin Gets a Telescope of Her Own – The astronomer missed her Nobel Prize. But she now has a whole new observatory to her name". The New York Times. נבדק ב-11 בינואר 2020. {{cite news}}: (עזרה)
  2. "NSF-supported observatory renamed for astronomer Vera C. Rubin". www.nsf.gov (באנגלית). 7 בינואר 2020. נבדק ב-2020-01-07. {{cite web}}: (עזרה)
  3. "Press Release LSSTC-04: Site in Northern Chile Selected for Large Synoptic Survey Telescope" (PDF). LSST. 17 במאי 2006. נבדק ב-1 באוגוסט 2015. {{cite web}}: (עזרה)
  4. "Funding Information". rubinobservatory.org.
  5. "About Rubin Observatory". 2 באפריל 2013. נבדק ב-26 בינואר 2022. {{cite web}}: (עזרה)
  6. Telescope, Large Synoptic Survey (12 ביוני 2015). "LSST General Public FAQs". Rubin Observatory. נבדק ב-11 בספטמבר 2020. {{cite web}}: (עזרה)
  7. "Camera". LSST. 26 במרץ 2013. נבדק ב-1 באוגוסט 2015. {{cite web}}: (עזרה)
  8. "LSST First Stone" (Press release). LSST Corporation. 14 באפריל 2015. {{cite press release}}: (עזרה)
  9. "The Large Synoptic Survey Telescope: Unlocking the secrets of dark matter and dark energy". Phys.org. 29 במאי 2015. נבדק ב-3 ביוני 2015. {{cite news}}: (עזרה)
  10. "Locations of Target Fields Observed during On-sky Commissioning Campaign with ComCam". LSST Corporation. 3 בנובמבר 2024. {{cite web}}: (עזרה)
  11. "Coming June 23, 2025: First Look at the cosmos with NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory". Vera C. Rubin Observatory. 28 במאי 2025. {{cite web}}: (עזרה)
  12. "Monthly updates". LSST Corporation. 10 בדצמבר 2024. נבדק ב-2 בינואר 2025. {{cite web}}: (עזרה)
  13. "Search | Legacy Survey of Space and Time". www.lsst.org. נבדק ב-2020-02-12.
  14. ^ 14.0 14.1 "H.R. 3196, the Vera C. Rubin Observatory Designation Act | House Committee on Science, Space and Technology". science.house.gov (באנגלית). נבדק ב-2020-01-07.
  15. Djorgovski, S. George; Mahabal, Ashish; Drake, Andrew; Graham, Matthew; Donalek, Ciro (2013). "Sky Surveys". In Oswalt, Terry (ed.). Planets, Stars and Stellar Systems. Springer Netherlands. pp. 223–281. doi:10.1007/978-94-007-5618-2_5. ISBN 978-94-007-5617-5.
  16. Aihara, Hiroaki; et al. (2018). "The Hyper Suprime-Cam SSP Survey: Overview and survey design". Publications of the Astronomical Society of Japan. 70 (SP1): S4. arXiv:1704.05858. Bibcode:2018PASJ...70S...4A. doi:10.1093/pasj/psx066.
  17. "Community Science Input and Participation". LSST. 18 ביוני 2013. {{cite web}}: (עזרה)
  18. Stephens, Matt (2008-10-03). "Mapping the universe at 30 Terabytes a night: Jeff Kantor, on building and managing a 150 Petabyte database". The Register. נבדק ב-2008-10-03.
  19. Stephens, Matt (2010-11-26). "Petabyte-chomping big sky telescope sucks down baby code". The Register. נבדק ב-2011-01-16.
  20. Boon, Miriam (2010-10-18). "Astronomical Computing". Symmetry Breaking. נבדק ב-2010-10-26.
  21. "Data Management Technology Innovation". LSST. 19 ביוני 2013. {{cite web}}: (עזרה)
  22. "Data Products". LSST. 11 ביוני 2013. {{cite web}}: (עזרה)
  23. Krabbendam, Victor (28 בנובמבר 2017). LSST status update. LSST Project/NSF/AURA. Figures shown at 33:00. {{cite AV media}}: (עזרה)
  24. Kahn, Steven M.; Bankert, Justin R.; Chandrasekharan, Srinivasan; Claver, Charles F.; Connolly, A. J.; et al. "Chapter 3: LSST System Performance" (PDF). LSST.
  25. "LSST Science Goals". www.lsst.org (באנגלית). The Large Synoptic Survey Telescope. 9 בספטמבר 2014. נבדק ב-3 באפריל 2018. {{cite web}}: (עזרה)
  26. Ivezić, Ž.; et al. (2014-08-29). "LSST: From Science Drivers to Reference Design and Anticipated Data Products (v1.0)". The Astrophysical Journal. 873 (2): 111. arXiv:0805.2366. Bibcode:2019ApJ...873..111I. doi:10.3847/1538-4357/ab042c.
  27. "The search for Pluto's successor continues with Rubin Observatory, could Planet X be the answer?". FirstPost. 29 ביוני 2020. נבדק ב-2021-02-17. {{cite news}}: (עזרה)
  28. Siraj, Amir; Loeb, Abraham (ביולי 2020). "Searching for Black Holes in the Outer Solar System with LSST". The Astrophysical Journal Letters. 898 (1): L4. arXiv:2005.12280. Bibcode:2020ApJ...898L...4S. doi:10.3847/2041-8213/aba119. L4. {{cite journal}}: (עזרה)
  29. Siraj, Amir; Chyba, Christopher F.; Tremaine, Scott (10 בינואר 2025). "Orbit of a Possible Planet X". The Astrophysical Journal. 978 (2): 139. arXiv:2410.18170. Bibcode:2025ApJ...978..139S. doi:10.3847/1538-4357/ad98f6. ISSN 0004-637X. {{cite journal}}: (עזרה)
  30. "LSST Detection of Optical Counterparts of Gravitational Waves 2019". markalab.github.io.
  31. "Planetary Defense Frequently Asked Questions". NASA. 29 אוג' 2017. {{cite web}}: (עזרה)
  32. Grav, Tommy; Mainzer, A. K.; Spahr, Tim (ביוני 2016). "Modeling the performance of the LSST in surveying the near-Earth object population". The Astronomical Journal. 151 (6): 172. arXiv:1604.03444. Bibcode:2016AJ....151..172G. doi:10.3847/0004-6256/151/6/172. {{cite journal}}: (עזרה)
  33. Defending Planet Earth: Near-Earth-Object Surveys and Hazard Mitigation Strategies. National Academies Press. 2010. doi:10.17226/12842. ISBN 978-0-309-14968-6.
  34. Lu, Donna (2019-11-19). "SpaceX's Starlink satellites are interfering with astronomy again". New Scientist. נבדק ב-2025-04-19.
  35. "Astronomers Despair As SpaceX Starlink Train Ruins Observation Of Nearby Galaxies". Forbes. 2019-11-18. נבדק ב-2025-04-19.
  36. "China's 'Thousand Sails' joins Starlink as the latest mega-satellite constellation in orbit". Phys.org. 2024-10-23. נבדק ב-2025-04-19.
  37. Jinghan Alina Hu; Rawls, Meredith L.; Yoachim, Peter; Ivezić, Željko (2022). "Satellite Constellation Avoidance with the Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time". The Astrophysical Journal. 941 (1). arXiv:2211.15908. Bibcode:2022ApJ...941L..15H. doi:10.3847/2041-8213/aca592.
  38. Peter Yoachim (2025-02-01), lsst-sims/smtn-018: Initial Release, doi:10.5281/zenodo.14783622, נבדק ב-2025-04-19
  39. Hainaut, Olivier R.; Williams, Andrew P. (2020-03-05). "On the Impact of Satellite Constellations on Astronomical Observations with ESO telescopes in the Visible and Infrared Domains". Astronomy & Astrophysics. A121: 636. arXiv:2003.01992. Bibcode:2020A&A...636A.121H. doi:10.1051/0004-6361/202037501. ISSN 0004-6361.
  40. "Clear Skies at Cerro Pachón". נבדק ב-17 ביוני 2021. {{cite news}}: (עזרה)
  41. "New Initiative to Help Unravel Cosmic Mysteries with Big Data". נבדק ב-20 בספטמבר 2021. {{cite news}}: (עזרה)
  42. "The Rubin Observatory Telescope Mount Awakens". נבדק ב-26 באוקטובר 2021. {{cite news}}: (עזרה)
  43. "Rubin Observatory Receives Two Guinness World Records for Its Camera and Lenses". נבדק ב-26 באוקטובר 2021. {{cite news}}: (עזרה)
  44. "Final Filters Delivered for Rubin Observatory Camera". נבדק ב-26 באוקטובר 2021. {{cite news}}: (עזרה)
  45. "Rubin Camera Chills Out". נבדק ב-2 בדצמבר 2021. {{cite news}}: (עזרה)
הערך באדיבות ויקיפדיה העברית, קרדיט,
רשימת התורמים
רישיון cc-by-sa 3.0

מצפה הכוכבים ורה רובין41301738Q672021