Nebeský dalekohled vidí první světlo

Zwicky Transient Facility pořídil svůj první snímek a pokrývá oblast ekvivalentní 247 úplným měsícům v jediném záběru. Tento začátek je součástí probíhající mořské změny v astronomii.

Obrázky dlouho sloužily jako základ astronomie. Ale velmi brzy se astronomové budou obracet na videa. Lidé vždy věděli, že zdánlivě věčné nebe se mění z noci na noc Domorodci dokonce takové změny včlenili do své mytologie, ale z větší části vyžaduje studium nebeské přechodnosti velkou trpělivost nebo ochotu procházet archivy. . Teprve v 21. století, v éře velkých dat, měla astronomie schopnost skutečně vstoupit do časové oblasti.

Součástí této změny moře je Zwicky Transient Facility (ZTF): Právě pořídil první snímek mnoha, zorného pole o velikosti 47 čtverečních metrů, které odpovídá ploše 247 úplných měsíců, zachycených ve 24 000 x 24 000 pixelech. Na scéně je kus Orionu, který ukazuje mlhoviny Orion, Flame a Horsehead. Tento obrázek předchází vědecké fázi zařízení, která má začít v únoru 2018 a dokončena do roku 2020.

ZTF pořídil tento snímek prvního světla 1. listopadu 2017 poté, co byl nainstalován na 48palcovém dalekohledu Samuel Oschin na Palomar Observatory. Verze s plným rozlišením je více než 24 000 pixelů a 24 000 pixelů. Obrázek obsahuje mlhoviny koňská hlava, plamen a Orion. Počítače, které na těchto obrázcích hledají přechodné nebo proměnné události, jsou vyškoleni, aby automaticky rozpoznávali a ignorovali neastronomické zdroje, jako jsou vertikální „kvetoucí“ čáry, které jsou zde vidět.
Optické observatoře Caltech

Obraz "prvního světla" ze ZTF je zde zobrazen (vložen) v souhvězdí Orionu.
Optické observatoře Caltech

ZTF je pokračováním Palomar Transient Factory (PTF), který využíval tři dalekohledy - automatizovaný 48-palcový dalekohled Samuel Oschin, automatizovaný 60-palcový dalekohled a 200-palcový dalekohled Hale - k třídění noční oblohy. Oschinův dalekohled fungoval jako objevovací motor, poté následoval 60palcový dalekohled, který pomohl identifikovat zdroje. Haleův dalekohled i ostatní poskytli další podrobnosti pro objekty, které si zaslouží hloubkové vyšetřování.

Pojmenován po astronomovi Fritz Zwicky, ZTF je také nainstalován na Oschinově dalekohledu, ale se dvěma velkými změnami. Kamera, která používá průzkumy sedmkrát více než oblast PTF kamery, umožňuje jí zachytit více oblohy najednou. Elektronika se také zlepšila. Zatímco čtení fotografie z kamery PTF trvalo 40 sekund, čtení většího snímku ZTF trvalo pouze 10 sekund, zatímco rychle se otáčející dalekohled se připravil na další snímek.

Principal Electronics Engineer pro Palomar Observatory, Roger Smith, popisuje, jak byl Palomarův 48palcový Schmidtův dalekohled původně postaven a poté upraven pro použití v Zwicky Transient Facility v tomto videu od společnosti Caltech:

V důsledku těchto úprav je ZTF asi 12krát rychlejší než PTF - ve skutečnosti při skenování plnou rychlostí 3 750 čtverečních stupňů za hodinu může pokrývat celou oblohu za jednu dobrou noc.

Ale vysvětluje vedoucí projektu Shrinivas Kulkarni (Caltech), to není to, co chtějí astronomové. Jde o kadenci: chytání supernovy těsně po jejím explozi by například vyžadovalo opakované pozorování každých pár hodin; pokud dalekohled skenuje pouze jednou denně, astronomové by zmeškali ty zásadní první okamžiky erupce. "Kadence je něco, co lidi velmi emocionálně roztočí, " říká Kulkarni.

Fritz Zwicky na 18-palcovém dalekohledu Schmidt na Palomarově observatoři ve 30. letech.
Edison R. Hoge Sbírka fotografií / Caltech Archives

Tým ZTF tedy udělal kompromis: zařízení bude každé tři noci procházet celou oblohu. Zbývající dvě třetiny svého času stráví dvěma dalšími projekty: jeden projekt se bude dívat od roviny Mléčné dráhy a doufat, že zachytí vzdálené supernovy, černé plyšové černé díry a další efemérní události, ke kterým dojde mimo naši galaxii. . Druhý projekt se bude dívat přímo na galaktickou rovinu, hustou hvězdami.

"Je technicky obtížné podívat se na tolik hvězd a extrahovat signály, " dodává Kulkarni, "ale pokud sledujeme, řekněme, desítky milionů hvězd za noc, něco se stane."

Jakýkoli daný snímek, který ZTF pořizuje, mohl pojmout více než 100 000 hvězd a galaxií a observatoř shromáždí každou noc 4 terabajty dat. Co budou astronomové - nebo počítače, které trénují - hledat uprostřed všech těchto zdrojů světla?

Odpovědí jsou legie:

  • PTF již chytila ​​hvězdu pouhých 11 hodin poté, co explodovala ve supernově typu Ia, a ZTF má šanci zachytit takovou událost ještě dříve.
  • Dennis Bodewits (University of Maryland) odhaduje, že ZTF zametne až 30 až 50 komet, pokaždé, když prohledá celou noční oblohu, což amatérským astronomům poskytne dobré peníze za jejich peníze. Asteroidy poblíž Země jsou dalším cílem.
  • Suvi Gezari (také na University of Maryland) doufá, že chytí černou díru, když zachytí a roztrhne hvězdu, jedná se o akci známou jako přílivová narušení . Astronomové mohli sledovat, jak hvězdný plyn vytváří kolem černé díry akreční disk, který by mohl dokonce pohánět proudový paprsek.
  • ZTF bude také sloužit jako klíčový sledovací nástroj, který určí původ zdrojů objevených LIGO a Pannou, neutronovou observatoř IceCube a Fermiho gama paprsek.
  • ZTF bude mapovat proměnné hvězdy jako Cepheids a RR Lyrae, které jsou zásadní pro mapování struktury naší galaxie.

Při pohledu do budoucna je ZTF odrazovým můstkem k ještě většímu projektu: Velký synoptický průzkumný dalekohled. Při skenování 10krát rychlostí ZTF je LSST nastaven tak, aby počínaje rokem 2023 vytvořil 10letý film noční oblohy.


Přečtěte si více o tom, jak strojové učení řeší velká data astronomie v vydání časopisu Sky & Telescope z prosince 2017 .