Kiedy Obserwatorium Vera C. Rubin rozpocznie swoją kolejną misję, radykalnie zmieni sposób, w jaki ludzkość patrzy na wszechświat. W ciągu najbliższej dekady zarejestruje obrazy 20 miliardów galaktyk, co pozwoli dostrzec szczegóły nigdy wcześniej nienotowane i lepiej zrozumieć przyspieszoną ekspansję kosmosu, przy codziennym przetwarzaniu ponad 10 terabajtów danych.
Zlokalizowane w Chile obserwatorium stanowi skok generacyjny w astronomii i ma pomóc rozwikłać zagadkową naturę energii ciemnej, która odpowiada za około 70% zawartości kosmicznej.
Nowa era astronomii: możliwości teleskopu Rubin
Na szczycie góry o wyjątkowo ciemnym niebie obserwatorium Rubin rozpoczyna to, co naukowcy określają jako nową erę astronomii. Zawdzięcza to zdolności do wykonywania ultrapanoramicznych, bardzo głębokich zdjęć o rozdzielczości 3200 megapikseli.
Instrument wyposażono w największą dotąd zbudowaną kamerę optyczną. Każde pojedyncze zdjęcie obejmuje obszar równy czterdziestu pełniom Księżyca, a precyzja jest tak wysoka, że z odległości 24 kilometrów można byłoby rozpoznać gatunek małego owocu.
Pierwszy wkład teleskopu, widoczny już w próbnym zestawie obrazów zaprezentowanych w ubiegłym roku, przyniósł kilka odkryć: rój wcześniej niezauważonych asteroid, gwiazdy zmienne w Drodze Mlecznej oraz bardzo głębokie obrazy gromad galaktyk.
Ta zaawansowana technologia sprawia, że od tego tygodnia Rubin może co noc publikować informacje o setkach tysięcy zmiennych obiektów niebieskich, pokazując w czasie rzeczywistym dynamiczną naturę wszechświata.
Przegląd Dziedzictwa Przestrzeni i Czasu
Wyłącznym zadaniem obserwatorium Rubin na najbliższe dziesięciolecie będzie tzw. Legacy Survey of Space and Time (Przegląd Dziedzictwa Przestrzeni i Czasu). Ma on odpowiedzieć na fundamentalne pytania, których fizyka klasyczna nie potrafi odtworzyć w warunkach laboratoryjnych na Ziemi.
Systematyczna analiza nieba południowego zapewni około stu miliardom gwiazd w naszej galaktyce oraz mniejszym ciałom Układu Słonecznego widoczność bez precedensu w historii nauki.
Niewyobrażalna ilość danych
Jedną z kluczowych liczb w tym projekcie jest tempo i wolumen generowanej informacji. Teleskop Rubin będzie dostarczał każdej nocy dziesięć terabajtów danych, produkując w ciągu jednego roku więcej informacji niż wszystkie dotychczasowe obserwatoria optyczne razem wzięte.
Katalog obiektów niebieskich osiągnie niespotykaną dotąd skalę. Szacuje się, że w samym Układzie Słonecznym Rubin zidentyfikuje około 6 milionów asteroid. W skali galaktyki powstanie baza danych zawierająca obrazy i rejestry 17 miliardów gwiazd. Ostateczny cel sięga jeszcze dalej, w przestrzeń międzygalaktyczną: katalog obejmie 20 miliardów galaktyk, przy czym ten sam fragment nieba będzie fotografowany nawet 100 razy w ciągu roku.
Ciemna materia, ciemna energia i ekspansja kosmosu
Wśród tych danych badacze liczą na wyjaśnienie m.in. składu i zachowania ciemnej materii oraz ciemnej energii. Ilościowe określenie przyspieszenia kosmicznego oznacza radykalną zmianę, ponieważ najnowsze obserwacje sugerują, że tempo rozszerzania się wszechświata może się zmieniać w czasie.
Potwierdzenie lub obalenie tej hipotezy zawęzi pole możliwych teorii tłumaczących przyczynę ekspansji, przypisywanej w 70% właśnie energii ciemnej, której natura wciąż pozostaje nieznana.
Rewolucja technologiczna i sztuczna inteligencja
Poziom produkowanych danych wymusi transformację infrastruktury technologicznej. Każdej nocy, przez dziesięć lat, planuje się automatyczną analizę nawet dziesięciu milionów detekcji. Przetworzenie takiego wolumenu informacji będzie wymagało zastosowania sztucznej inteligencji i obliczeń rozproszonych, zaprojektowanych do badania, klasyfikowania i udostępniania informacji w ciągu zaledwie kilku minut.
| Zakres | Zakładany rezultat |
|---|---|
| Asteroidy w Układzie Słonecznym | Około 6 milionów obiektów |
| Gwiazdy w Drodze Mlecznej | Około 17 miliardów gwiazd |
| Galaktyki poza Drogą Mleczną | Około 20 miliardów galaktyk |
| Dane generowane każdej nocy | Około 10 terabajtów |
| Powtórzenia zdjęć tego samego obszaru nieba | Do 100 razy w roku |
Agenci społecznościowi i konsorcjum Fink
W tak masowym środowisku danych wybór i priorytetyzacja zjawisk kosmicznych wymaga szczególnej strategii. Teleskop Rubin powołał siedmiu tzw. agentów społecznościowych, obsługiwanych przez międzynarodowe zespoły, które pełnią rolę pośredników między strumieniem danych, szybkim analizowaniem a udostępnianiem wyników opinii publicznej.
Wśród tych agentów wyróżnia się Fink – konsorcjum skupiające setki naukowców i inżynierów z wielu krajów, zajmujące się identyfikacją w czasie rzeczywistym najbardziej znaczących zjawisk. Fink wykorzystuje najnowocześniejsze technologie, aby sprostać wyzwaniu przetwarzania od tysięcy do milionów zdarzeń astronomicznych w odstępach zaledwie kilku minut.
Ta infrastruktura, pod względem projektu przypominająca sieci obliczeniowe usług chmurowych, zmienia sposób uprawiania astronomii danych. Dane przetworzone przez Fink, podobnie jak te pochodzące od pozostałych agentów społecznościowych, są publicznie dostępne online za pośrednictwem specjalnie przygotowanych portali.
Nauka obywatelska: udział każdego w odkrywaniu kosmosu
Szczególnym wymiarem projektu Rubin jest zaproszenie do szerokiej współpracy społecznej. Każdy chętny może z domu brać czynny udział w analizie obrazów i rozbłysków kosmicznych.
Pierwsze światło teleskopu można już badać za pomocą wyspecjalizowanych aplikacji. Narzędzia takie jak SkyViewer pozwalają przeglądać bardzo głębokie zdjęcia, a Orbitviewer ułatwia śledzenie nowo wykrytych asteroid.
Dodatkowo działają dwie platformy angażujące społeczność: Detectives de Diferencias Rubin umożliwia pomoc w wyszukiwaniu różnic między obrazami nieba, a Atrapacometas Rubin – udział w wykrywaniu nowych komet w zapisach astronomicznych.
Otwarte dane i dostęp do odkryć w czasie rzeczywistym
Te inicjatywy nauki obywatelskiej są częścią strategii otwierania danych przez agentów społecznościowych. Portal Fink pozwala użytkownikom publicznym uzyskać dostęp do najnowszych detekcji teleskopu Rubin kilka minut po ich zaobserwowaniu.
Choć surowy format tych danych może nie robić tak spektakularnego wrażenia jak tradycyjne, kolorowe zdjęcia, ich wartość naukowa tkwi w skali i kompletności. Zapewniają bezpośredni dostęp do samego procesu odkrywania, a nie tylko do jego końcowych efektów.
- Obserwatorium Rubin zarejestruje 20 mld galaktyk i 17 mld gwiazd
- Co noc powstanie ok. 10 TB danych i nawet 10 mln detekcji
- Projekt ma pomóc zrozumieć ciemną materię, ciemną energię i ekspansję wszechświata
- Sztuczna inteligencja i obliczenia rozproszone są kluczowe do analizy danych
- Konsorcjum Fink i inni agenci społecznościowi filtrują i udostępniają najważniejsze zjawiska
- Każdy może włączyć się w naukę obywatelską, analizując obrazy i pomagając w nowych odkryciach
