Größte Digitalkamera der Welt – Ein Durchbruch in der Astronomie

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Auf dem Cerro Pachón, einem 2.682 Meter hohen Berg etwa 482 Kilometer nördlich von Chiles Hauptstadt Santiago, bereitet sich das neue Teleskop des Vera Rubin-Observatoriums auf seine Inbetriebnahme vor.

Das Vera Rubin Observatorium im Bau auf dem Cerro Pachón, Chile. (Foto: SLAC)

Die Kamera des Teleskops gilt als die größte Digitalkamera der Welt und verfügt über eine Auflösung von 3.200 Megapixeln, was der Pixelanzahl von 300 Mobiltelefonen entspricht. Jedes Foto deckt einen Himmelsbereich ab, der so groß ist wie 40 Vollmonde.

Alle drei Nächte fotografiert das Teleskop den gesamten sichtbaren Himmel und erzeugt Tausende von Bildern, die es Astronomen ermöglichen, alles zu verfolgen, was sich bewegt oder seine Helligkeit ändert. Das Vera-Rubin-Observatorium erwartet, rund 17 Milliarden Sterne und 20 Milliarden Galaxien zu entdecken , die der Mensch auf der Erde noch nie zuvor gesehen hat.

„Rubin wird so viele Dinge bewirken“, sagte die Observatoriumsastronomin Clare Higgs. „Wir erforschen den Himmel auf eine Weise, wie wir es noch nie zuvor getan haben. Das gibt uns die Möglichkeit, Fragen zu beantworten, über die wir uns vorher nie Gedanken gemacht haben.“

Das Teleskop wird genau ein Jahrzehnt lang den Nachthimmel beobachten und dabei 1.000 Bilder pro Nacht aufnehmen. „In zehn Jahren sprechen wir über neue Wissenschaftsbereiche , neue Objektklassen und neue Entdeckungen. Das ist wirklich aufregend“, fügte Frau Higgs hinzu.

Im Rubin-Teleskop befindet sich die größte Kamera der Welt. Sie hat die Größe eines Kleinwagens, wiegt 3.000 kg und verfügt über eine Auflösung von 3.200 Megapixeln. (Foto: SLAC)

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Der Bau begann im Jahr 2015 und das Teleskop ist nach der amerikanischen Pionierastronomin Vera Rubin benannt, die 2016 verstarb. Rubin war die erste, die die Existenz dunkler Materie bestätigte – einer schwer fassbaren Substanz, die den größten Teil der Materie im Universum ausmacht, aber noch nie beobachtet wurde.

Obwohl Vera Rubin ein US-amerikanisches Observatorium ist, liegt es in den chilenischen Anden. „Für optische Teleskope braucht man einen hohen, dunklen und trockenen Standort“, sagte Higgs und verwies auf Probleme mit Lichtverschmutzung und Luftfeuchtigkeit, die die Empfindlichkeit der Instrumente verringern. „Die Qualität des Nachthimmels in Chile ist außergewöhnlich, deshalb gibt es hier so viele Teleskope.“

Das Rubin-Teleskop befindet sich derzeit in der Endphase der Bauarbeiten und soll 2025 in Betrieb genommen werden . „Wir richten alles aus und stellen sicher, dass alle Systeme, von der Spitze bis zu den Rohren und Daten, so reibungslos und optimiert wie möglich verbunden sind. Alles ist für das Jahrzehnt vorbereitet “, sagte Higgs und merkte an, dass sich der Zeitplan noch ändern könne.

Der Hauptspiegel des Teleskops hat einen Durchmesser von 8,4 m. (Foto: SLAC)

Das langjährige Geheimnis des Universums entschlüsseln

Die Hauptmission des Rubin-Teleskops heißt Legacy Survey of Space and Time (LSST) und wird 10 Jahre dauern.

Rubins Kamera kann alle 30 Sekunden ein Bild aufnehmen und so innerhalb von 24 Stunden 20 Terabyte an Daten erzeugen. Nach Abschluss der Untersuchung werden mehr als 60 Millionen Gigabyte an Rohdaten entstanden sein.

Allerdings dauert es nur 60 Sekunden, um jedes Foto von Chile an ein Forschungslabor in Kalifornien (USA) zu übertragen, wo künstliche Intelligenz und Algorithmen es zunächst analysieren, nach Veränderungen oder sich bewegenden Objekten suchen und einen Alarm auslösen, wenn etwas erkannt wird.

„Wir erwarten etwa zehn Millionen Alarme pro Nacht vom Teleskop“, sagte Higgs. „Alarme betreffen alle Veränderungen am Himmel und umfassen viele wissenschaftliche Daten, wie zum Beispiel Objekte des Sonnensystems, Asteroiden und Supernovas. Wir gehen davon aus, dass es im Sonnensystem Millionen von Sternen und Milliarden von Galaxien gibt. Deshalb ist maschinelles Lernen so wichtig.“

Die Daten werden jedes Jahr einer ausgewählten Gruppe von Astronomen zugänglich gemacht und nach zwei Jahren wird jeder Datensatz der weltweiten wissenschaftlichen Gemeinschaft zur Untersuchung zur Verfügung gestellt, sagte Frau Higgs.

Die Wissenschaftler konzentrieren sich auf vier Hauptforschungsbereiche: die Katalogisierung des Sonnensystems – einschließlich der Entdeckung mehrerer neuer Himmelskörper und möglicherweise eines verborgenen Planeten namens Planet Neun; die Kartierung der gesamten Galaxie der Erde; die Entdeckung eines besonderen Objekttyps, der als „transientes Objekt“ bezeichnet wird und im Laufe der Zeit seine Position oder Helligkeit ändern kann; und das Verständnis der Natur der dunklen Materie.

Das Teleskop des Rubin-Observatoriums soll die tiefen Geheimnisse des Universums entschlüsseln können. (Foto: SLAC)

Die Astronomie-Community ist begeistert vom Vera Rubin Observatorium. David Kaiser, Professor für Physik und Wissenschaftsgeschichte am Massachusetts Institute of Technology (USA), sagte, dieses Teleskop werde Licht auf seit langem bestehende Fragen zu dunkler Materie und dunkler Energie werfen – zwei der mysteriösesten Konzepte des Universums.

Ein weiteres seit langem bestehendes kosmisches Rätsel, das das Rubin-Teleskop lösen könnte, ist die Suche nach Planet Neun. Konstantin Batygin, Professor für Planetenwissenschaften am California Institute of Technology, sagte, das Teleskop biete eine echte Chance, Planet Neun direkt zu entdecken. Selbst wenn der Planet nicht direkt beobachtet werden kann, würden detaillierte Karten der dynamischen Architektur des Sonnensystems – insbesondere der Verteilung der Umlaufbahnen kleiner Körper – wichtige Tests für die Planet-Neun-Hypothese liefern.

„Die Aussichten sind aufregend und werden die Weltraumforschung mit Sicherheit revolutionieren“, lobte Priyamvada Natarajan, Professor für Astronomie und Physik an der Yale University, das Rubin-Teleskop.

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