Vera C. Rubin -observatoriet er ved at transformere astronomi fuldstændigt

Med evnen til at scanne hele den sydlige nattehimmel hver tredje dag kunne det enorme Vera C. Rubin -observatorium være ved at begynde at løse universets mysterier, fra mørk stof til planet ni

Oven på Cerro Pachón, et chilensk bjerg, der når mere end 2600 meter over havets overflade, er luften tynd. Jeg er nødt til at få vejret, når vi klatrer op ad trappen inde i Dome of the Vera C. Rubin Observatory. Det er cool og roligt og enormt, lidt som en katedral – indtil hele kupplen kaster sig i bevægelse omkring os og åbner for himlen.

Natten er faldet og over os sidder flere stjerner, end jeg nogensinde har set med mine egne øjne. Mælkevejen skinner lysere end normalt, og jeg kan bare finde ud af to af dens galaktiske naboer, de små og store magellanske skyer. Imidlertid kan Rubin -teleskopet se langt, langt mere. Det er en behemoth: den har verdensrekorder for det største digitale kamera og den største linse og vejer ind på 350 ton. Det er et reflekterende teleskop, der samler lys via spejle, hvoraf den største er 8,4 meter på tværs – så bredt som de kunne gøre det, fordi en tunnel på vej op til toppen er ca. 8,5 meter på tværs.

På trods af sådan heft kan dette teleskop bevæge sig ekstremt hurtigt – og det vil lade det revolutionere det, vi ved om vores eget solsystem, vores galakse og universet. Hver tredje aften gennemfører det en undersøgelse af den sydlige himmel. Tidligere undersøgelser af alle himmel har taget måneder eller uger, men Rubin vil gøre en på mindre end en halv uge, igen og igen i et årti.

”Ved at tage hele himlen hver tredje dag kan du stable disse billeder sammen for at gå dybere,” siger Observatory Scientist Kevin Reil. ”Så efter 10 år er du gået meget, meget dyb, meget, meget langt ind i universet, meget langt tilbage i tiden. Men du får også strukturen i universet,” siger han. Resultatet vil være en slags kosmisk tidelapse, en, der ikke kun fanger ændringer, men begynder at afsløre utroligt svage og fjerne genstande, når flere billeder kombineres for at bringe dem i betragtning.

At forstå strukturen af ​​kosmos er en af ​​observatoriets missioner – for at finde ud af mere præcist, hvor mørkt stof snyder universet. Teleskopets navnebror, astronom Vera Rubin, startede denne rejse. I 1970’erne gjorde hendes observationer af galakser roterende det klart, at synligt stof kun udgør en brøkdel af universet. Hun fandt, at stjerner på de ydre kanter af galakser bevægede sig for hurtigt – ifølge Keplers love skulle de virkelig have været langsommere end stjernerne tæt på galaktiske centre.

Efter mange års observationer og beregninger var den eneste måde at firkantede dette på at antage, at der måtte være mere noget, end vi kunne se. Dette usete ting blev navngivet Dark Matter, og astronomer mener nu, at der er omtrent fem gange så meget af det i kosmos som almindeligt stof, og dets gravitations træk former det universet, vi ser.

”Det synlige stof følger faktisk, hvor den mørke stof er, ikke omvendt,” siger Stephanie Deppe ved observatoriet. Galakser menes at være lagt på, hvad astronomer kalder det kosmiske web, der omfatter sammenkoblede filamenter af mørkt stof, der gravitér fanger de stjerner, vi kan se, som selv udgør såkaldte stjernernes vandløb. Billederne fra Rubin vil give os vores bedste nogensinde se på dette web.

Kortlægning af internettet vil også hjælpe os med at fastlægge den sande natur af mørk stof. Er det varmt og lavet af lette, hurtigt bevægende partikler eller kulde og lavet af partikler, der klump lettere? ”Du kan kigge efter små forstyrrelser som kinks i de stjernestrømme,” siger Deppe. Disse vil vise os, hvor klumper af mørkt stof bustede gennem et glødetråd. At forstå, hvor stor en klump ville være i stand til det, vil indsnævre, hvilken type mørk stof der kan være derude. Strukturen af ​​det kosmiske web vil også give os en bedre fornemmelse af virkningerne af mørk energi, den fremdrivende kraft, der fremskynder udvidelsen af ​​universet.

Spændingen over denne præcisions astronomi er håndgribelig ved observatoriet. I løbet af natten er jeg der for observationer, alle er lidt svimmel. I køkkenet nær teleskopets kontrolrum hører jeg ophidset skrav. En af teleskopoperatørerne hopper næsten, som han siger: “Jeg håber, at vi får ‘på Sky’ i aften.” Det er Observatory Lingo til at åbne teleskopets lukker og tage billeder. ”Åh, det vil vi,” siger hans kollega og smiler til et krus te. Når solen går ned, krydser vi alle fingrene for, at skyerne skal rydde.

Når de har gjort det, er kontrolrummet en bikube af aktivitet. Operatørerne arbejder stadig på kinks med teleskopet og får billederne i korrekt fokus. Hvert 30. sekund kommer en anden igennem sammen med en whooshing -lyd, der signaliserer, at lukkeren er åbnet efterfulgt af en anden whoosh, når den er lukket. Teleskopet tager et øjebliksbillede af en del af himlen og lynlås til det næste sted og tager et andet, bygger op et gitter, der kan sys sammen.

Alt går svømmende, indtil der pludselig er en fejl. For at få mest muligt ud af et teleskop, der kan bevæge sig så hurtigt, bruger observatoriet et automatiseret program, der vælger, hvor man skal pege teleskopet næste, baseret på ting som vejr eller månens fase. Men et øjeblik fungerer dette system ikke. Operatørerne har en videochat med forskere i basislejren et par timers kørsel ned ad bjerget. Sammen dykker de ned i koden for systemet for at finde problemet. Rettelsen sendes omkring 20 minutter senere, og de er tilbage og kører. Den almindelige kadence af lukkeren, som whooshing starter igen, og billederne hælder fortsat ind.

”Dette er en af ​​de bedste nætter, vi har haft, dette er bare at krydse. Dette er så gode data lige nu,” siger Eli Rykoff, en kalibreringsvidenskabsmand. ”Jeg håber, at behandlingerne lige nu værdsætter os, der giver dem videnskabsbilleder af høj kvalitet.”

Når billederne er lavet i teleskopet, begynder de en lang, men meget hurtig rejse over hele kloden. De går ned ad bjerget langs den første strækning på 103.000 kilometer fiberoptiske kabler, der løber enten til Atlanterhavet eller Stillehavet og derefter under vand til USA. Billederne passerer gennem et knudepunkt i Florida og ender derefter på SLAC National Accelerator Laboratory i Californien.

Hvert billede er omkring 32 gigapixels, som handler om størrelsen på en 4K -film, og ankommer inden for ca. 10 sekunder, siger William O’Mullane, der administrerer dataene til observatoriet. Fra Californien går dataene til faciliteter i Storbritannien og Frankrig, der gør billederne tilgængelige for forskere over hele verden.

Den måske mest presserende analyse vil blive udført på hurtigt bevægende objekter. Nattehimlen pulserer, blips og ændringer på måder, vi ikke altid kan forudsige – og Rubin -observatoriet er varmt på halen. Vi har aldrig haft evnen til at fange disse bevægelser så hurtigt, og at gøre det vil lade os se de hurtigt skiftende genstande i så tæt på realtid, som du kan få. Teleskopet sporer asteroider og kometer, der lynlåser over himlen, både dem, der udgør det vigtigste asteroidebælte mellem Mars og Jupiter, og dem, der er meget længere ud, kaldes trans-neptuniske genstande.

”I øjeblikket kender vi kun til et par tusinde genstande” i Kuiper -bæltet og Oort -skyen, der ligger uden for Neptune, siger Deppe. “Rubin vil stige med sandsynligvis 10 gange antallet af genstande, som vi kender derude.”

Det vil også hjælpe os med at spore eventuelle trusler fra næsten jordobjekter, hvilket øger de kendte eksempler på disse fra ca. 30.000 til omkring 100.000. Og vi kunne endda fange hurtigt bevægende interstellare genstande som ‘Oumuamua, som susede gennem solsystemet i 2017, eller den komet Borisov, der fløj forbi i 2019.

Denne form for folketælling af solsystemet kunne også besvare spørgsmålet om, hvorvidt der faktisk er en planet ni. Fristende beviser for en sådan verden – en fem til 10 gange jord af jorden i det ydre solsystem – kommer fra Kuiper Belt -genstande, der har usædvanlige, men lignende kredsløb. Simuleringer har vist, at en planet kan være skylden, men der er endnu ingen direkte beviser.

Det kan snart ændre sig. ”Enten vil Rubin direkte finde Planet Nine, det vil finde udiskutabelt bevis for det, eller det vil helt udslette de beviser, der findes,” siger Deppe.

Et mysterium, som teleskopet ikke løser, er den usikre tilstand af amerikansk videnskab, der er blevet renset under Trump -administrationen. Rubin er i fællesskab finansieret af det amerikanske energiministerium og US National Science Foundation (NSF), hvoraf sidstnævnte har set sit foreslåede budget skåret af mere end halvdelen. Da jeg spurgte folk på observatoriet, hvad dette ville betyde for dem, var ingen sikre. ”Vi vil afvise at spekulere i de potentielle virkninger af præsidentens FY 2026 -budgetanmodning,” fortalte en NSF -talsmand, da jeg senere spurgte.

Men tilbage i kontrolrummet er finansiering en bekymring for en anden dag. Vi nærmer os midnat, men skiftet er ikke tæt på over – forskerne vil tage data indtil kl. 3 eller 4, men ingen virker træt. Hver gang imellem råber nogen noget i retning af: “Se på disse smukke billeder!”

De første sådanne billeder, der offentliggøres, vil blive frigivet den 23. juni, og i mellemtiden vil observatoriet knipse komplette skud af den sydlige himmel hver tredje aften. ”Hele ideen var, kunne du opbygge et observatorium, der ville tage alle de data, som alle i verden vil have? Fordi hvis du tager et billede af hele himlen hver tredje dag, og nogen siger:” Jeg ville have et billede derovre, ”Vent bare tre dage, vil jeg give dig et andet,” siger Reil.

Relateret turné

Tur

Astronomiens verdenshovedstad: Chile

12. marts 2026

13 dage