Gli scienziati dello SLAC National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia stanno costruendo la più grande fotocamera digitale al mondo per l'astronomia e l'astrofisica:un minivan di dimensioni 3, "Occhio" da 200 megapixel del futuro Large Synoptic Survey Telescope (LSST) che consentirà viste senza precedenti dell'universo a partire dall'autunno del 2022 e fornirà nuove intuizioni sull'energia oscura e altri misteri cosmici. Intanto, il laboratorio ha completato il suo lavoro su una versione in miniatura che verrà presto utilizzata per testare il telescopio e acquisire le prime immagini del cielo notturno di LSST.

Queste immagini includeranno scorci dei movimenti di asteroidi e oggetti nel nostro sistema solare con orbite oltre quella di Nettuno, così come avvisi di eventi improvvisi come supernovae, stelle esplosive che illuminano temporaneamente parti del cielo.

Il dispositivo, chiamato ComCam (abbreviazione di Commissioning Camera), utilizzerà solo il 4% del piano focale completo della fotocamera LSST e produrrà immagini molto più piccole, ma fornirà un "potere di immagine" sufficiente per testare l'osservatorio mentre la sua macchina fotografica definitiva è ancora in costruzione. Infatti, I 144 megapixel di ComCam superano il numero di pixel che era disponibile per la Sloan Digital Sky Survey, un pionieristico progetto di indagine astrofisica nei primi anni 2000.

"ComCam ci darà un grande vantaggio nel controllare tutte le interfacce tra la fotocamera, telescopio, infrastruttura del sito e gestione dei dati, "dice Kevin Reil, Scienziato commissionante LSST e scienziato dello staff SLAC.

Dopo aver completato l'integrazione dei sensori di imaging in ComCam e altre attività, il team SLAC ha spedito oggi il dispositivo alla sede di LSST a Tucson, Arizona. Là, verranno aggiunti altri componenti prima che la ComCam finita venga inviata alla sua destinazione finale in Cile entro la fine dell'anno.

Una fotocamera LSST in miniatura

La straordinaria qualità dell'immagine della fotocamera LSST completa sarà in gran parte dovuta ai suoi 189 sensori di imaging all'avanguardia. Disposti in matrici quadrate, chiamate zattere, di nove sensori ciascuno, costituiranno il piano focale della fotocamera. ComCam ha una sola zattera, che è stato fornito dal Brookhaven National Laboratory del DOE e recentemente inserito nel criostato ComCam allo SLAC.

Il criostato, appositamente progettato e costruito per ComCam, mantiene la zattera in posizione e raffredda i suoi sensori di imaging a temperature molto basse per eliminare i segnali di sfondo indesiderati e migliorare la qualità dell'immagine. Il criostato ComCam utilizza un sistema di refrigerazione diverso da quello della fotocamera LSST finale, che richiede un sistema più complesso per gestire 21 zattere.

La zattera contiene anche schede elettroniche che digitalizzeranno i dati acquisiti con ComCam. Questi dati verranno inviati ai sistemi di gestione dei dati presso il Centro nazionale per le applicazioni di supercalcolo supportato dalla National Science Foundation presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign e ai centri dell'Istituto nazionale francese di fisica nucleare e delle particelle e in Cile, dove verranno analizzati da scienziati di tutto il mondo.

SLAC sta anche costruendo e testando il sistema di controllo della telecamera, che consentirà al software dell'osservatorio di inviare comandi a ComCam, ad esempio, per cambiare filtri e scattare immagini. La telecamera LSST utilizzerà lo stesso sistema di controllo.

Verso le prime immagini

Una volta che ComCam arriva a Tucson, Gli scienziati LSST aggiungeranno lenti, un cambiafiltro e un otturatore. Integreranno lo strumento completo con il software dell'osservatorio e l'infrastruttura informatica ed eseguiranno test cruciali, compreso un test a secco che simulerà una notte di osservazioni.

"Nei grandi progetti come LSST, è emozionante vedere l'hardware e il software unirsi in un sistema funzionante nel corso degli anni, "dice Brian Stalder, Scienziato incaricato della LSST a Tucson.

Finalmente, ComCam verrà inviato in Cile e installato sul telescopio reale, aprendo la strada alla messa in servizio di LSST.

Inoltre, produrrà le prime immagini di LSST, anche se in scala molto più piccola rispetto alla fotocamera finale. Sebbene gli studi scientifici non saranno lo scopo principale di ComCam, il team si aspetta che la fotocamera produca immagini di ottima qualità, Reil afferma:"Sarà emozionante vedere queste prime immagini scattate con il nostro nuovissimo, telescopio di classe mondiale."