Gli scienziati del Brookhaven National Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti (DOE) hanno completato la prima "zattera scientifica" per il Large Synoptic Survey Telescope (LSST), un enorme telescopio progettato per catturare immagini dell'universo come mai prima d'ora. La zattera fa parte dell'array di sensori che costituirà il segmento cruciale della fotocamera del telescopio, e il suo completamento è il primo importante traguardo per il ruolo di Brookhaven nel progetto.

Il progetto LSST è uno sforzo collaborativo tra più di 30 istituzioni di tutto il mondo, finanziato principalmente dall'Office of Science del DOE e dalla National Science Foundation. SLAC National Accelerator Lab sta guidando lo sforzo complessivo del DOE, e Brookhaven sta guidando la concettualizzazione, design, costruzione, e qualificazione della matrice sensoriale digitale, il "film digitale" per la fotocamera di LSST.

Ora in costruzione sulla cima di una montagna in Cile, LSST catturerà un'immagine dell'intero cielo nell'emisfero australe ogni tre notti, consentendo ai ricercatori di creare un filmato time-lapse dell'universo. La sua fotocamera avrà un campo visivo senza pari e, insieme al potere di raccolta della luce del telescopio, LSST avrà una capacità di osservazione del cielo molto maggiore di quanto sia mai stato disponibile in precedenza.

il 3, L'array di sensori da 200 megapixel in fase di sviluppo a Brookhaven è ciò che consentirà a LSST di catturare questa straordinaria vista quando entrerà in funzione nel 2023.

"È il cuore della fotocamera, "ha detto Bill Wahl, Science Raft Subsystem Manager del progetto LSST presso Brookhaven Lab. "Quello che stiamo facendo qui a Brookhaven rappresenta anni di grande lavoro di molti scienziati e ingegneri di talento, che porterà a una raccolta di immagini mai vista prima da nessuno. È un momento entusiasmante per il progetto e soprattutto per il Lab."

Gli scienziati di LSST hanno progettato una griglia composta da più di 200 sensori, suddiviso in 21 moduli chiamati science rafts. Ogni zattera può funzionare da sola come una telecamera ma, quando combinato, cuciranno insieme un'immagine completa del cielo visibile. Dopo anni di progettazione e costruzione, la prima zattera è stata qualificata per l'uso nella telecamera LSST alla fine di maggio 2017. Brookhaven è ora programmata per costruire circa una zattera al mese.

"Il completamento della prima zattera è un grande trampolino di lancio, "ha detto Paul O'Connor, Senior Scientist presso la divisione Instrumentation di Brookhaven Lab. Gli scienziati di Brookhaven hanno catturato con successo immagini ad alta fedeltà utilizzando la zattera appena completata, confermando la funzionalità del suo design.

Brookhaven ha iniziato il suo programma di ricerca e sviluppo LSST nel 2003, con costruzione a partire dal 2014. Nel tempo che precede questo traguardo, un intero stabilimento produttivo, insieme a software di produzione e monitoraggio, doveva essere creato. Negli ultimi tre anni, Brookhaven e i suoi fornitori hanno affrontato il faticoso compito di costruire questi array di immagini incredibilmente precisi.

La zattera scientifica "è un oggetto abbastanza difficile da costruire da solo, ma deve funzionare perfettamente anche sottovuoto e raffreddato a -100°C, " ha detto O'Connor. Raffreddare le zattere migliora la sensibilità della fotocamera; tuttavia, fa anche contrarre le parti, rendendo sempre più complicato progettare con precisione le zattere.

In definitiva, anche con queste sfide, la prima zattera è stata completata in tempo e l'intera gamma di sensori digitali è sulla buona strada per essere consegnata in Cile entro la fine del 2019.

Una volta operativo nelle Ande, LSST servirà quasi ogni sottoinsieme della comunità di astrofisica. Si stima che LSST troverà decine di milioni di asteroidi nel nostro sistema solare, oltre ad offrire nuove informazioni sulla creazione della nostra galassia.

L'interesse principale del DOE nel supportare lo sviluppo della telecamera LSST, però, consiste nell'investigare l'energia oscura e la materia oscura, due anomalie che hanno sconcertato gli astrofisici per decenni.

"Questo è ciò che molte persone direbbero che è la domanda più urgente della fisica fondamentale, " O'Connor ha detto. "La natura dell'energia oscura e della materia oscura non si adatta al resto della fisica".

Gli scienziati intendono utilizzare l'LSST per dedurre la distribuzione spaziale della materia oscura osservando il modo in cui la sua forza gravitazionale piega la luce dalla materia luminosa (materia nell'universo che emette luce).

Le immagini catturate da LSST saranno rese disponibili al pubblico anche attraverso un visualizzatore full-sky simile alla piattaforma Google Earth. Questa tecnologia darà a studenti e scienziati indipendenti l'opportunità di studiare l'energia oscura e la materia oscura, così come per una persona media vedere ed esplorare le stelle.