Obserwatorium Vera Rubin uruchomiło maszynę do alertów w czasie zbliżonym do rzeczywistego. Nocne niebo zamienia się w kosmiczny system wczesnego ostrzegania.
Komputery astronomów na całym świecie właśnie dostały nową, kosmiczną linię alarmową. Obserwatorium Vera C. Rubin w Chile uruchomiło system, który w ciągu jednej nocy wygenerował aż 800 tys. powiadomień o zmianach na niebie – od wybuchających gwiazd po pędzące asteroidy. To dopiero początek dekady, w której niebo nad południową półkulą będzie monitorowane niemal klatka po klatce.
Kosmiczny radar w Chile. Czym jest obserwatorium Vera Rubin?
Vera C. Rubin Observatory to wielki projekt astronomiczny zbudowany w Andach chilijskich. Na jego szczycie pracuje teleskop wyposażony w największą cyfrową kamerę w historii astronomii – matrycę o rozdzielczości ok. 3,2 gigapiksela, która jednym ujęciem obejmuje fragment nieba większy niż tarcza Księżyca w pełni.
Przez kolejne 10 lat teleskop będzie prowadził tzw. Legacy Survey of Space and Time (LSST). To ogromny przegląd nieba nad południową półkulą. Idea jest prosta, ale w pewien sposób rewolucyjna: zamiast robić pojedyncze, głębokie zdjęcia wybranych obiektów, LSST ma co noc fotografować prawie cały dostępny fragment nieba i wracać do tych samych pól raz za razem. Dzięki temu powstanie film, a nie tylko pojedyncze kadry.
Już pierwszej nocy pełnego działania systemu obserwatorium wygenerowało ok. 800 tys. alertów. Docelowo liczba ta ma wzrosnąć do choćby 7 mln powiadomień w ciągu doby, opartych na ok. 10 terabajtach nowych obrazów każdej nocy. To skala, której astronomia jeszcze nie znała.
Alert zamiast pojedynczego zdjęcia. Jak działa maszynka do wykrywania zmian?
Dla każdego fragmentu nieba tworzony jest obraz wzorcowy, czyli rodzaj zdjęcia referencyjnego, złożonego z wielu wcześniejszych ujęć. Gdy teleskop robi nowe zdjęcie, komputer odejmuje wzorzec od aktualnego obrazu. To tzw. obraz różnicowy: zostaje tylko to, co się zmieniło, a reszta tła znika. jeżeli różnica jest istotna, system w ciągu ok. 2 min generuje alert, do którego dołącza małe wycinki pokazujące fragment nieba przed zmianą, po zmianie i samą różnicę.
Taki alert nie jest więc alarmem w sensie czerwonej lampki, ale kompletną paczką danych. Obejmuje współrzędne na niebie, jasność obiektu, informacje o tym, jak zachowywał się wcześniej, oraz miniatury obrazów. Co ważne, strumień alertów jest publiczny i otwarty, co oznacza, iż mogą go odbierać nie tylko duże obserwatoria, ale także zespoły badawcze i wyspecjalizowane serwisy filtrujące zdarzenia.
Wygląda to tak, iż każdej nocy Rubin wysyła w świat miliony powiadomień. Zadaniem naukowców i tzw. brokerów zdarzeń jest wyłowić z tego oceanu szumu te alerty, które oznaczają naprawdę rzadkie lub niebezpieczne zjawiska.
Supernowe, aktywne jądra galaktyk i asteroidy. Co już widzi Rubin?
Choć system dopiero wystartował, pierwsza noc działania w pełni pokazała jego możliwości. Wśród 800 tys. alertów znalazły się sygnały pochodzące od supernowych, gwiazd o zmiennej jasności, aktywnych jąder galaktyk oraz obiektów Układu Słonecznego, w tym asteroid.
Supernowa to gwałtowny wybuch gwiazdy, w którym obiekt na krótki czas rozjaśnia się tak bardzo, iż potrafi przyćmić całą galaktykę. Dla kosmologów supernowe są bardzo ważnym narzędziem do mierzenia rozszerzania się Wszechświata. Dla systemu alertów są z kolei świetnym testem czułości, bo im szybciej uda się uchwycić początek takiego wybuchu, tym więcej można się dowiedzieć o fizyce samej eksplozji.
Aktywne jądra galaktyk to z kolei centra galaktyk, w których supermasywne czarne dziury intensywnie pochłaniają materię. Gdy gaz wpada do dysku wokół czarnej dziury, rozgrzewa się i świeci, a jasność takiego jądra może fluktuować. Zmiany tej jasności doskonale nadają się do wychwytywania przez system alertów.
Do tego dochodzi cała armia gwiazd zmiennych, które pulsują, migoczą lub z różnych powodów okresowo jaśnieją i ciemnieją, a także małe obiekty Układu Słonecznego – asteroidy i planetoidy. To właśnie one najmocniej działają na wyobraźnię, bo część z nich może kiedyś przeciąć orbitę Ziemi.
Kosmiczna linia alarmowa dla Ziemi. Jak Rubin pomaga w obronie planetarnej?
Obrona planetarna polega przede wszystkim na tym, by nie przeoczyć żadnego dużego obiektu, który mógłby w przewidywalnej przyszłości uderzyć w Ziemię. Obserwatoria na całym świecie skanują niebo w poszukiwaniu tzw. obiektów bliskich Ziemi, ale wiele mniejszych asteroid wciąż odkrywa się dopiero wtedy, gdy przelatują bardzo blisko lub choćby tuż przed wejściem w atmosferę.
Symulacje przeprowadzone dla przyszłych danych LSST pokazują, iż tak gęsty, regularny przegląd nieba pozwoliłby wykryć część małych asteroid na kilka dni przed potencjalnym zderzeniem. w tej chwili jest to tylko kilka godzin. Wydaje się, iż kilka dni to niewiele, ale tak naprawdę jest to wystarczająco dużo, aby dokładnie policzyć trajektorię, przygotować specjalistyczne obserwacje, a w przypadku większych obiektów w przyszłości rozważać działania osłabiające skutki uderzenia.
Ważne jest to, iż Rubin nie poluje wyłącznie na konkretne asteroidy. On z definicji zauważa wszystko, co się rusza lub zmienia. jeżeli więc w którymś z ujęć pojawi się mały, gwałtownie przesuwający się punkt, system zgłosi to jako alert, a oprogramowanie śledzące obiekty Układu Słonecznego sprawdzi, czy mamy do czynienia z czymś znanym, czy zupełnie nowym.
Czy naprawdę możemy czuć się bezpieczni?
Czy uruchomienie systemu alertów w obserwatorium Vera Rubin oznacza, iż ludzkość może odetchnąć i zapomnieć o asteroidach? Nie. Ale jest to bardzo istotny krok w stronę świata, w którym potencjalne zagrożenia z kosmosu są wykrywane wcześniej i dokładniej niż kiedykolwiek wcześniej.
Rubin zwiększy liczbę znanych obiektów w Układzie Słonecznym, uchwyci wiele z nich na długo przed tym, zanim zbliżą się do Ziemi i dostarczy danych do budowy lepszych modeli ich orbit. Połączony z innymi programami – od istniejących przeglądów nieba po misje testujące możliwości zmiany toru lotu asteroidy – staje się elementem większego, globalnego systemu bezpieczeństwa.
Im lepiej widzimy niebo, tym wyraźniej uświadamiamy sobie jego dynamikę. Miliony alertów co noc to także miliony przypomnień, iż żyjemy w aktywnym, zmiennym Wszechświecie. Bezpieczeństwo nie polega tutaj na tym, iż nic nam nie grozi, tylko na tym, iż wreszcie mamy szansę dostrzec nadlatujące problemy z odpowiednim wyprzedzeniem.
Obserwatorium Vera Rubin zamienia więc nocne niebo w ekran pełen powiadomień. Dla badaczy to źródło bezprecedensowej wiedzy o kosmicznych procesach. Dla obrony planetarnej to z kolei narzędzie, które może zdecydować, czy w kluczowym momencie będziemy zaskoczeni, czy przygotowani.
