世界最大のデジタルカメラがついに完成

世界最大のデジタルカメラがついに完成

9 年の歳月と 32 億画素を経て、LSST カメラは完成しました。この LSST カメラは、天文学用に作られた史上最大のデジタル カメラとなり、南天の探査を開始する準備が整ったヴェラ ルビン天文台の中心的な存在となります。

ルービン天文台の主要な目標は、10年間にわたる宇宙と時間のレガシーサーベイ(LSST)です。これは、宇宙を広範囲かつほぼ継続的に観測するものです。この取り組みにより、宇宙の構成、暗黒物質の性質と分布、暗黒エネルギーと宇宙の膨張、銀河の形成、私たちの身近な小さな太陽系などに関する60ペタバイトのデータが得られます。

このカメラは、幅5.1フィート(約1.5メートル)の光学レンズを用いて、20秒ごとに15秒間の露出で空を撮影します。フィルターは自動的に切り替わり、近紫外線から近赤外線まであらゆる波長の光を捉えます。このカメラによる空への継続的な監視は、最終的にはタイムラプス撮影へと繋がります。他の科学者が望遠鏡を向ける際の一瞬の出来事を捉え、南天の変化を観測するのに役立つでしょう。

「私たちはまもなく、史上最高の映画と、これまでに作成された中で最も情報量の多い夜空の地図の制作を開始します」と、ワシントン大学の天体物理学者でルビン天文台の建設責任者であるジェリコ・イヴェジッチ氏はSLACのリリースで述べた。

これを実現するために、チームはロールスロイス級のデジタルカメラを必要としました。ちなみに、このカメラの価格は実際のロールスロイスの何百万倍も高く、重量は6,200ポンド(2,812キログラム)と高級車よりもはるかに重いです。カメラの焦点面を構成する21個のラフトはそれぞれマセラティ1台分の価格ですが、科学者が期待するようなデータを収集できれば、その価値は十分にあります。ギズモードは2021年にクリーンルームでこのカメラを視察しました。詳細はこちらでご覧いただけます。

2022年4月にカメラクライオスタットの設置に成功した後。
2022年4月にカメラクライオスタットの設置に成功した後。写真:トラヴィス・ランゲ/SLAC国立加速器研究所

「個人的に最も興奮しているのは、重力レンズを用いて宇宙の膨張を研究し、ダークエネルギーをより深く理解することです」と、SLACの物理学者でカメラプログラムのリーダーを務めるアーロン・ルードマン氏は、ギズモードへのメールで述べています。「それは2つのことを意味します。1) 文字通り数十億もの銀河を6つのフィルターすべてで明るさを測定し、物質による光の屈折によって微妙に変化した形状を非常に注意深く測定すること。2) 遠方のクエーサーが近くの銀河とほぼ完璧に一直線に並ぶような、非常に特殊な天体を発見し、研究することです。」

SLACの発表によると、ルードマン氏はこのカメラの画像は「約15マイル(約24キロメートル)離れたところからゴルフボールを捉えることができ、満月の7倍の広さの空をカバーできる」と述べた。次に携帯電話のカメラで月の写真をうまく撮ろうと(そして失敗する)時は、このことを思い出してみてほしい。

人間活動による夜空の明るさで星が見えにくくなってきていますが、ルビン天文台はチリのアタカマ砂漠の高地に位置し、望遠鏡の設置で有名な場所です。しかし残念ながら、このように乾燥し、高地で雲のない場所であっても、望遠鏡は地球からの光害、つまり衛星による光害から逃れることはできません。衛星が頭上を通過すると、その光が望遠鏡の画像に長い筋を残します。さらに、協調して機能する衛星群(コンステレーション)は、より厄介な問題を引き起こします。

「現在の衛星群は大きな障害となるでしょうが、これらの衛星が生成する画像上の縞模様をカットすることで対処できると考えています」とルードマン氏は述べた。「しかし、これらの衛星の数と明るさが増加すれば、10年間の調査にさらに大きな悪影響を与えるでしょう。」

2022年に行われたこの問題の調査では、SpaceXの4万2000基の衛星群全体がLSSTカメラの画像の30%に映り込むと示唆されており、これは低軌道で運用されている他の衛星も含まれることは言うまでもありません。この厄介な縞模様には回避策があり、昨年、宇宙望遠鏡科学研究所の研究チームは、ハッブル宇宙望遠鏡の画像から衛星を「除去」する方法を発表しました。しかし、宇宙での汚れはキッチンの汚れとよく似ており、そもそもない方が賢明です。

LSST カメラクルーのほとんどが機器とともにクリーンルームにいます。
LSSTカメラクルーの大半がクリーンルーム内に設置された装置と共にいる。写真:ジャクリーン・ラムゼイヤー・オレル/SLAC国立加速器研究所

ルビン天文台からの最初の画像は2025年3月に公開される予定だが、まだ遠い未来のように感じられる。しかし、まだいくつかの重要な課題が残っている。まず、SLACチームはLSSTカメラを北カリフォルニアの現在の宿舎からチリへ安全に輸送しなければならない(心配はいらない。すでに輸送のテストは済んでいる)。次に、天文台の鏡を試験に向けて準備し、天文台のドームを完成させるなど、いくつかの作業を行う必要がある。しかし、これらすべてが完了すれば、このレガシーサーベイは10年分の科学的発見へと向かうことになる。

SLACの発表によると、ルービン天文台の推定によると、LSSTは「既知の天体の数を10倍に増やす」可能性があるとのことです。つまり、このように広大な空の領域を常に監視することで、私たちの宇宙のすぐ近くから、星がきらめく彼方まで、宇宙がいかにダイナミックであるかが明らかになるということです。

続き:エンジニアが暗黒宇宙望遠鏡を加熱し、ユークリッドの視力を回復

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