Se completa la construcción de la cámara astronómica digital más grande

Se completa la construcción de la cámara astronómica digital más grande

Representación artística de la cámara LSST que muestra sus componentes principales, incluidos los lentes, el conjunto de sensores y el baúl de servicios públicos. Crédito: Greg Stewart/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC

Científicos e ingenieros del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía y sus colaboradores anunciaron la finalización de la cámara Legacy Survey of Space and Time (LSST).

La cámara de 3.200 megapíxeles se instalará ahora en un telescopio en Chile para ayudar a los investigadores a observar nuestro universo con un detalle sin precedentes. Durante la próxima década, esta cámara generará una enorme cantidad de datos que los investigadores utilizarán para obtener nuevos conocimientos sobre el universo, incluida la energía oscura, la materia oscura y la Vía Láctea. Los datos también nos ayudarán a comprender mejor la evolución del cielo nocturno y de nuestro propio sistema solar.

EL Cámara heredada de estudio del espacio y el tiempo (LSST) El módulo ha estado en funcionamiento durante más de dos décadas. Finalmente, en 2015, el Departamento de Energía de Estados Unidos (DoE) aprobó su construcción. Desde entonces, los técnicos del Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC del Departamento de Energía han trabajado arduamente para reconstruir el enorme conjunto de sensores del módulo, compuesto por 189 sensores individuales de 16 megapíxeles.

Las primeras fotos de prueba compuestas. estaban rotos en septiembre de 2020, y ahora los ingenieros y socios de SLAC han completado el ensamblaje de todos los componentes, incluida la montura, la lente y el sensor.

En la sala limpia de la cámara LSST, los científicos de SLAC prueban una serie de sensores CCD en una versión reducida del criostato de la cámara.  Crédito: Andy Freeberg/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
En la sala limpia de la cámara LSST, los científicos de SLAC prueban una serie de sensores CCD en una versión reducida del criostato de la cámara. Crédito: Andy Freeberg/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC

Los sensores CCD diseñados a medida en la matriz de 3,2 gigapíxeles ahora suman 201, y cada píxel tiene aproximadamente 10 micrones de ancho. El plano focal estaba sellado en una cámara de vacío mediante una lente de 3 pies de ancho, mientras que la lente frontal mide más de 5 pies de diámetro. Las tres lentes de la configuración de la cámara fueron fabricadas por el Laboratorio Nacional Lawrence Livermore.

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El sistema de imágenes Prime Focus fue diseñado para capturar el universo con “detalles sin precedentes” al tomar una exposición de 15 segundos cada 20 segundos. El sistema óptico, que incluye tres espejos asféricos y filtros grandes que cambian rápidamente, se optimizará para capturar luz en longitudes de onda que van desde el ultravioleta hasta el infrarrojo cercano (0,3 a 1 µm).

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Primer plano del criostato.  Crédito: Andy Freeberg/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
Primer plano del criostato. Crédito: Andy Freeberg/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC

“Sus imágenes son tan detalladas que podrían detectar una pelota de golf a unas 15 millas de distancia mientras cubren una franja del cielo siete veces más ancha que la luna llena. Estas imágenes que representan miles de millones de estrellas y galaxias ayudarán a descubrir los secretos del universo. » dijo Aaron Roodman, profesor de SLAC y subdirector del Observatorio Rubin y jefe del programa de cámaras.

Todo el sistema pesa aproximadamente 6600 lb (3000 kg) y es aproximadamente del tamaño de un automóvil pequeño. El sistema será transportado al Observatorio Vera C. Rubin en Chile para montarlo sobre el Telescopio de rastreo Simonyi a finales de este año para ayudar a los astrónomos en su búsqueda de resolver misterios cósmicos.

La función principal de la cámara es mapear las posiciones y el brillo de varios objetos en el cielo nocturno. Este catálogo proporcionará a los investigadores una gran cantidad de información, incluida la detección de lentes gravitacionales débiles, donde las galaxias masivas desvían ligeramente los caminos de la luz de las galaxias de fondo. Este fenómeno revela la distribución de la masa en el universo y cómo cambia con el tiempo, lo que puede ayudar a los cosmólogos a comprender el papel de la energía oscura en la expansión del universo.

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Instalación de la primera cámara LSST en una balsa científica.  Crédito: Farrin Abbott / Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC
Instalación de la primera cámara LSST en una balsa científica. Crédito: Farrin Abbott / Laboratorio Nacional del Acelerador SLAC

Este observatorio es el primero de su tipo, diseñado específicamente para estudiar lentes débiles a tan gran escala. El equipo detrás del proyecto tuvo que desarrollar varias tecnologías nuevas, incluidos sensores CCD avanzados y algunas de las lentes más grandes jamás fabricadas, y garantizar que todos estos componentes funcionaran perfectamente juntos. Martin Nordby, ingeniero senior de SLAC y director de proyectos de cámaras LSST, explicó cómo se logró esto.

Además de estudiar las lentes débiles, los científicos también están interesados ​​en analizar los patrones de distribución de las galaxias y cómo cambian con el tiempo, identificar cúmulos de materia oscura y detectar supernovas. Estos hallazgos pueden ayudar a profundizar nuestra comprensión de la materia y la energía oscuras. Es emocionante ver cómo se utiliza tecnología de punta para desbloquear los misterios del universo.

La sensibilidad de la cámara LSST debería proporcionar un mapa mucho más detallado de la Vía Láctea. Potencialmente, esto podría brindarnos nueva información sobre la estructura y evolución de nuestra galaxia, así como la naturaleza de las estrellas y otros objetos que se encuentran allí.

Una vista frontal de la cámara LSST completa, que muestra el plano focal de 3200 megapíxeles en el interior.  Crédito: Jacqueline Ramseyer Orrell/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC
Una vista frontal de la cámara LSST completa, que muestra el plano focal de 3200 megapíxeles en el interior. Crédito: Jacqueline Ramseyer Orrell/Laboratorio Nacional de Aceleradores SLAC

Los científicos planean utilizar la cámara para acercar objetos más pequeños dentro de nuestro sistema solar y generar una imagen más completa de nuestros vecinos más cercanos. Esto podría ayudarnos a comprender mejor cómo se formó nuestro sistema e incluso identificar amenazas de asteroides.

“Más que nunca, ampliar nuestra comprensión de la física fundamental requiere mirar más al universo. » dijo Kathy Turner, directora del programa Frontera Cósmica del DOE. «Gracias a la cámara LSST, el Observatorio Rubin profundizará más que nunca en el cosmos y ayudará a responder algunas de las preguntas más difíciles e importantes de la física actual».

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