Nous avions déjà évoqué la construction de ce dispositif sur ce Blog dans l'article "Des astronomes chiliens vont parcourir l'univers avec une méga caméra de 2,8 tonnes" fin janvier 2024. En tant que cœur de l'observatoire Vera C. Rubin, la caméra de 3 200 mégapixels aidera les chercheurs à observer notre univers avec des détails sans précédent. Sur 10 ans, il générera une énorme quantité de données sur le ciel nocturne du sud que les chercheurs exploiteront pour obtenir de nouvelles informations sur l'univers.
Ces données aideront à comprendre l'énergie noire , qui est à l'origine de l'expansion accélérée de l'univers, et à la recherche de la matière noire , la substance mystérieuse qui représente environ 85 % de la matière de l'univers. Les chercheurs envisagent également d’utiliser les données Rubin pour mieux comprendre l’évolution du ciel nocturne, la Voie lactée et notre propre système solaire.
"Avec l'achèvement de la caméra LSST unique au SLAC et son intégration imminente avec le reste des systèmes de l'observatoire Rubin au Chili, nous allons bientôt commencer à produire le plus grand film de tous les temps et la carte du ciel nocturne la plus informative jamais assemblée", a déclaré Directeur de la construction de l'observatoire Rubin et professeur à l'Université de Washington, Željko Ivezić.
Pour atteindre cet objectif, l'équipe du SLAC et ses partenaires ont construit le plus grand appareil photo numérique jamais construit pour l'astronomie. L'appareil photo a à peu près la taille d'une petite voiture et pèse environ 3 000 kilogrammes (3 tonnes métriques), et son objectif avant mesure plus de 5 pieds de diamètre, soit le plus grand objectif jamais conçu à cet effet.
Un autre objectif de 3 pieds de large a dû être spécialement conçu pour conserver sa forme et sa clarté optique tout en scellant la chambre à vide qui abrite l'énorme plan focal de l'appareil photo. Ce plan focal est composé de 201 capteurs CCD individuels conçus sur mesure, et il est si plat qu'il ne varie pas de plus d'un dixième de la largeur d'un cheveu humain. Les pixels eux-mêmes ne mesurent que 10 microns de large.
Néanmoins, la caractéristique la plus importante de la caméra est sa résolution, qui est si élevée qu'il faudrait des centaines de téléviseurs ultra haute définition pour afficher une seule de ses images en taille réelle, a déclaré Aaron, professeur au SLAC et directeur adjoint de l'Observatoire Rubin et responsable du programme de caméra Roodman.
"Ses images sont si détaillées qu'elles pourraient détecter une balle de golf à environ 24 kilomètres de distance, tout en couvrant une bande de ciel sept fois plus large que la pleine lune. Ces images avec des milliards d'étoiles et de galaxies aideront à percer les secrets de l'univers". À la recherche de la matière noire et de l'énergie noire
Maintenant que la caméra LSST est terminée et a été minutieusement testée au SLAC, elle sera emballée et expédiée au Chili et conduite jusqu'au Cerro Pachón, à 8 900 pieds d'altitude, dans les Andes, où elle sera hissée au sommet du télescope d'enquête Simonyi plus tard cette année.
Une fois opérationnelle, l’objectif essentiel de la caméra est de cartographier les positions et de mesurer la luminosité d’un grand nombre d’objets du ciel nocturne. De ce catalogue, les chercheurs peuvent déduire une multitude d’informations.
Peut-être plus particulièrement, la caméra LSST recherchera des signes de faible lentille gravitationnelle, dans laquelle des galaxies massives courbent subtilement les chemins empruntés par la lumière des galaxies d’arrière-plan pour nous atteindre. Une lentille faible révèle quelque chose sur la répartition de la masse dans l'univers et sur son évolution au fil du temps, ce qui aidera les cosmologistes à comprendre comment l'énergie noire stimule l'expansion de l'univers.
L'observatoire est le premier construit pour étudier les lentilles faibles à cette échelle, et le projet a conduit les scientifiques et les ingénieurs à développer un certain nombre de nouvelles technologies, notamment de nouveaux types de capteurs CCD et certaines des plus grandes lentilles jamais fabriquées, et à s'assurer que toutes ces les composants fonctionnaient bien ensemble, a déclaré Martin Nordby, ingénieur principal au SLAC et chef de projet de la caméra LSST.
Les scientifiques souhaitent également étudier les modèles de répartition des galaxies et leur évolution au fil du temps, en identifiant des amas de matière noire et en repérant des supernovae, ce qui peut aider à mieux comprendre la matière noire et l'énergie noire.
Risa Wechsler, cosmologue qui dirige l'Institut Kavli d'astrophysique et de cosmologie des particules du SLAC et de l'Université de Stanford, a déclaré que c'était un moment extraordinaire. "Il y a tellement de scientifiques ici au SLAC et dans le monde qui trouveront quelque chose de précieux dans les données produites par cette caméra", a déclaré Wechsler. "C'est une période passionnante pour étudier la cosmologie."
Que faire d'autre avec un appareil photo aussi gros ?
Les mêmes images qui révèlent des détails sur des galaxies lointaines aideront les chercheurs à étudier quelque chose de plus proche : notre propre galaxie, la Voie lactée. Beaucoup de ses étoiles sont petites et faibles, mais grâce à la sensibilité de la caméra LSST, les chercheurs espèrent produire une carte beaucoup plus détaillée de notre galaxie, donnant un aperçu de sa structure et de son évolution ainsi que de la nature des étoiles et des autres objets qu'elle contient.
Encore plus près de chez nous, les chercheurs espèrent créer un recensement beaucoup plus approfondi des nombreux petits objets de notre système solaire. Selon les estimations de l'Observatoire Rubin, le projet pourrait multiplier par 10 le nombre d'objets connus, ce qui pourrait conduire à une nouvelle compréhension de la formation de notre système solaire et peut-être aider à identifier les menaces liées aux astéroïdes qui s'approchent un peu trop près de la planète.
Enfin, les scientifiques de Rubin examineront comment le ciel nocturne évolue, par exemple comment les étoiles meurent ou comment la matière tombe dans les trous noirs supermassifs au centre des galaxies.
Un effort d'équipe
Le directeur du SLAC, John Sarrao, a déclaré que la caméra constitue une « réussite formidable » pour le laboratoire et ses partenaires. "La caméra LSST et l'observatoire Rubin ouvriront de nouvelles fenêtres sur notre univers, donnant un aperçu approfondi de certains de ses plus grands mystères tout en révélant des merveilles plus proches de chez nous", a déclaré Sarrao. « C'est passionnant de voir l'expertise scientifique et technique du SLAC, sa direction de projet et ses partenariats mondiaux solides s'unir d'une manière aussi efficace. Nous avons hâte de voir la suite.
Parmi les laboratoires partenaires qui ont apporté leur expertise et leur technologie figurent le Brookhaven National Laboratory, qui a construit le réseau de capteurs numériques de l'appareil photo ; Lawrence Livermore National Laboratory, qui, avec ses partenaires industriels, a conçu et construit des objectifs pour l'appareil photo ; et l'Institut National de Physique Nucléaire et des Particules du Centre National de la Recherche Scientifique (IN2P3/CNRS) en France, qui a contribué à la conception des capteurs et de l'électronique et construit le système d'échange de filtres de la caméra, qui permettra à la caméra de se focaliser sur six bandes de lumière allant de l’ultraviolet à l’infrarouge.
Crédit : Laboratoire national des accélérateurs du SLAC
Paul O'Connor, physicien principal de la division Instrumentation de Brookhaven, a déclaré : « L'équipe du laboratoire de Brookhaven, dont certains travaillent sur le projet depuis plus de 20 ans, est ravie de voir l'achèvement de la caméra LSST. , les modules CCD ultra-sensibles, que nous avons développés avec plusieurs collaborateurs, contribueront aux avancées scientifiques réalisées par l'Observatoire Rubin au cours de la prochaine décennie, et nous sommes impatients de collaborer à cette étude astronomique phare.
Une caractéristique clé des ensembles optiques de l'appareil photo réside dans ses trois objectifs, dont l'un, d'un diamètre de 1,57 mètres (5,1 pieds), est considéré comme le plus grand objectif optique haute performance jamais fabriqué au monde. "Le Laboratoire national Lawrence Livermore est extrêmement fier d'avoir eu l'opportunité de concevoir et de superviser la fabrication des grands objectifs et des filtres optiques de la caméra LSST, y compris le plus grand objectif au monde", a déclaré Vincent Riot, ingénieur du LLNL et ancien chef de projet LSST Camera.
"LLNL a pu tirer parti de son expertise en matière de grande optique, acquise au cours de décennies de développement des plus grands systèmes laser au monde, et est ravi de voir cet instrument sans précédent terminé et prêt à faire son voyage vers l'Observatoire Rubin."
Pierre Antilogus, cameraman de l'IN2P3/CNRS a déclaré : « Pour réaliser un film 3D de l'univers, la caméra devait prendre une image en 2 secondes environ et changer les filtres en moins de 90 secondes. C'est tout un exploit pour une caméra de cette taille. . Et si la taille du plan focal de la Caméra LSST est unique, la densité de la technologie à l'intérieur est encore plus impressionnante. En étant en charge du système d'échange de filtres et en contribuant au plan focal, notre équipe est ravie d'avoir participé à cette aventure collective pour développer une caméra aussi puissante."
Construire la caméra a également été un défi gratifiant pour l'équipe du SLAC qui l'a construite et dirigé le projet, a déclaré Travis Lange, chef de projet adjoint et responsable de l'intégration de la caméra. "Je suis très fier de ce que nous avons construit", a-t-il déclaré. "C'est un projet tellement unique qui m'a exposé à des expériences incroyables. Qui aurait pu imaginer que le secrétaire d'État et le président de la Chambre tiendraient une conférence de presse devant la salle blanche des caméras ? Ce sera un acte difficile à réaliser. suivre."
Fourni par le Laboratoire national des accélérateurs du SLAC