
Быстрое сканирование ночного неба, проведённое обсерваторией Рубина, позволит собрать самую большую выборку сверхновых типа Ia и получить новые сведения о природе тёмной энергии.
Обсерватория NSF–DOE Веры Рубин, финансируемая Национальным научным фондом США и Управлением науки Министерства энергетики США, вскоре станет свидетелем взрывов миллионов умирающих звёзд. С помощью света, испускаемого этими звёздами, учёные будут измерять космические расстояния и изучать влияние тёмной энергии на расширение Вселенной. В рамках 10-летнего проекта Legacy Survey of Space and Time обсерватория Рубин может изменить наше представление о том, как и когда сформировалась Вселенная.
Измерить расстояние во Вселенной гораздо сложнее, чем на Земле. Ближе ли к Земле более яркая звезда, чем другая, или она просто излучает больше света? Чтобы с уверенностью измерять расстояния, учёные полагаются на объекты, которые излучают известное количество света, например сверхновые типа Ia.
Эти впечатляющие взрывы, одни из самых ярких из когда-либо зафиксированных на ночном небе, являются результатом насильственной смерти звёзд белых карликов и предоставляют учёным надёжный космический эталон. Их яркость и цвет в сочетании с информацией об их галактиках-хозяевах позволяют учёным рассчитать расстояние до них и то, насколько Вселенная расширилась за то время, пока их свет добирался до нас. Наблюдая за достаточным количеством сверхновых типа Ia, учёные могут измерить скорость расширения Вселенной и то, меняется ли она со временем.
Несмотря на то, что на сегодняшний день мы зафиксировали тысячи сверхновых типа Ia, увидеть их один или два раза недостаточно — в том, как их мигающий свет меняется со временем, содержится кладезь информации. Обсерватория Веры Рубин, финансируемая Национальным научным фондом и Министерством энергетики США вскоре начнёт каждую ночь в течение десяти лет сканировать небо в южном полушарии, охватывая всё полушарие примерно раз в несколько ночей. Каждый раз, когда обсерватория Веры Рубин обнаруживает объект, яркость или положение которого меняются, она отправляет предупреждение научному сообществу. Благодаря такому быстрому обнаружению «Рубин» станет нашим самым мощным инструментом для поиска сверхновых типа Ia до того, как они погаснут.
Обсерватория Рубина финансируется совместно Национальным научным фондом США и Управлением науки Министерства энергетики США. Обсерватория Рубина — это совместная программа Лаборатории NOIR Национального научного фонда США и Национальной ускорительной лаборатории SLAC Министерства энергетики США, которые совместно управляют обсерваторией.
Такие учёные, как Анаис Мёллер, участница проекта Rubin/LSST по изучению тёмной энергии, с нетерпением ждут десятилетнего проекта Rubin «Наследие в космосе и времени» (LSST), в ходе которого, как ожидается, будут обнаружены миллионы сверхновых типа Ia. «Большой объём данных, полученных с помощью Rubin, даст нам представление обо всех видах сверхновых типа Ia на разных расстояниях и в разных типах галактик», — говорит Мёллер.
На самом деле, в первые несколько месяцев работы LSST Рубин обнаружит гораздо больше сверхновых типа Ia, чем было использовано при первоначальном открытии тёмной энергии — загадочной силы, заставляющей Вселенную расширяться быстрее, чем ожидалось на основе теории гравитации. Текущие измерения намекают на то, что тёмная энергия может меняться со временем, что, если это подтвердится, может помочь уточнить наше представление о возрасте и эволюции Вселенной. Это, в свою очередь, повлияет на наше понимание того, как формировалась Вселенная, в том числе на то, как быстро формировались звёзды и галактики в ранней Вселенной.
С помощью гораздо большего количества сверхновых типа Ia со всей Вселенной учёные смогут уточнить существующую карту пространства и времени, получив более полное представление о влиянии тёмной энергии. «Расширяющаяся Вселенная похожа на растягивающуюся резиновую ленту. Если тёмная энергия не постоянна, это было бы похоже на растягивание резиновой ленты на разную величину в разных точках», — говорит Мёллер. «Я думаю, что в следующем десятилетии мы сможем определить, постоянна ли тёмная энергия или она меняется с течением космического времени. Рубин позволит нам сделать это со сверхновыми типа Ia ”.
Каждую ночь обсерватория «Рубин» будет генерировать около 20 терабайт данных и до 10 миллионов оповещений — ни один другой телескоп в истории не генерировал такого потока данных. Это потребовало от учёных переосмыслить способы управления оперативными оповещениями и разработать методы и системы для обработки больших объёмов поступающих данных.
Поток ночных оповещений Рубина будет управляться и предоставляться учёным через семь программных систем сообщества, которые будут принимать и обрабатывать эти оповещения, прежде чем предоставлять их учёным по всему миру. Мёллер вместе с большим коллективом учёных из разных областей разрабатывает одну из таких систем под названием Fink.
Программные системы каждую ночь собирают оповещения от Rubin, объединяют данные Rubin с другими наборами данных и с помощью машинного обучения классифицируют их по типам, таким как килоновые сверхновые, переменные звёзды или сверхновые типа Ia, среди прочих. Ученые, использующие одну из систем сообщества Rubin, например Fink, смогут сортировать огромный набор оповещений по выбранным фильтрам, что позволит им быстро находить данные, полезные для их исследований.
«Из-за больших объёмов данных мы не можем заниматься наукой так, как раньше», — говорит Мёллер. «Рубин — это смена поколений. И наша задача — разработать методы, которые будут использоваться следующим поколением».
Источник: RubinObs/NOIRLab/SLAC/NSF/DOE/AURA/П. Маренфельд
На изображении:
На этой иллюстрации изображена обсерватория Веры Рубин, которая получает свет от сверхновых — взрывов массивных звёзд. Эти космические маяки важны для изучения расширения Вселенной. В частности, сверхновые типа Ia служат «стандартными свечами» для измерения космических расстояний. Наблюдая за тысячами сверхновых в обширных областях неба, проект «Наследие» Обсерватории Рубина «Исследование пространства и времени» (LSST) предоставит самую большую выборку сверхновых типа Ia, что поможет учёным уточнить скорость расширения Вселенной и получить более глубокое представление о загадочной «тёмной энергии», которая ускоряет её расширение.