Još u šezdesetim godinama prošlog stoljeća planine Cerro Pachon u središnjem Čileu, nekih 650 kilometara sjeverno od Santiaga prepoznate su kao odlična lokacija za astronomska promatranja zbog izostanka svjetlosnog zagađenja i vrlo suhih uvjeta gotovo bez naoblake.

Na prijelazu u novo tisućljeće, na nadmorskoj visini od 2737 metara izgrađena je Gemini South zvjezdarnica koja za južnu hemisferu predstavlja ono što Gemini North na Havajima predstavlja za sjevernu.

Nakon dvadeset godina planiranja i izgradnje, na obližnjoj lokaciji u čileanskim Andama, na najjužnijem vrhu El Peronu u istom planinskom lancu smještena je zvjezdarnica Vera Rubin. Sa svojim teleskopom promjera 8,4 metra i najvećom digitalnom kamerom ikada ugrađenom na teleskop, impresivne rezolucije od 3,2 gigapiksela, zvjezdarnica će provoditi desetogodišnji program Legacy Survey of Space and Time (LSST).

Tijekom tog razdoblja sustavno će mapirati južno nebo i prikupiti dosad nezamislive količine podataka.

LSST bi trebao omogućiti nova saznanja o tamnoj materiji i tamnoj energiji, strukturi i evoluciji galaksija, prirodi supernova i drugih promjenjivih objekata, kao i o milijunima dosad nepoznatih asteroida u Sunčevu sustavu. Sam obujam podataka i način njihova prikupljanja koji uključuje snimke svakih 40-ak sekundi, obrađene gotovo u realnom vremenu i dostupne istraživačima diljem svijeta, doista predstavljaju revoluciju u astronomiji.

Jedan od ključnih ljudi na projektu je Željko Ivezić, hrvatski astrofizičar i profesor na Sveučilištu Washington u Seattleu. Ivezić je direktor projekta LSST i već godinama s međunarodnim timom od preko 40 organizacija razvija tehnologije i znanstvene strategije na kojima počiva Zvjezdarnica Vera Rubin. S našim znanstvenikom smo razgovarali o prvim mjesecima rada opservatorija, najznačajnijim otkrićima, tehničkim izazovima i tome kako LSST može promijeniti naše razumijevanje svemira.

Bug: Koja su najznačajnija otkrića u prvih nekoliko mjeseci rada Zvjezdarnice Vera Rubin?

Željko Ivezić: Još uvijek smo u fazi uhodavanja sustava tako da je podataka znanstvene kvalitete jako malo. Međutim, do sada je ipak objavljeno desetak članaka, uglavnom o zvijezdama u našoj galaksiji, Mliječnom putu, te asteroidima. Vjerojatno su najznačajnija promatranja tek trećeg otkrivenog “međuzvjezdanog objekta” 3I/ATLAS. Ti objekti se pojave “niotkuda”, tj. dođu s velikih udaljenosti izvan Sunčevog sustava, prođu kroz Sunčev sustav i nastave svoj daleki put. Drugim riječima, nisu “zarobljeni” gravitacijskom silom Sunca kao većina asteroida i kometa. Pomoću slika uspjeli smo pokazati kako je 3I/ATLAS razvio uobičajeni kometski rep kada se zagrijao u prolazu pored Sunca, kao što bi se i očekivalo od “prirodnog” objekta. To je značajno jer postoje sugestije – iako nisu ozbiljno shvaćene u znanstvenoj zajednici, ali dobro pokrivene u medijima – da su međuzvjezdani objekti u stvari svemirski brodovi vanzemaljaca.

Bug: Koje biste snimke snimljene s 3,2-gigapikselnom LSST kamerom izdvojili kao one koje su ostavile najjači dojam?

Željko Ivezić: Pokazali smo tri vrste snimaka na tiskovnoj konferenciji u lipnju ove godine. Prva snimka je pokazala kako će LSST mapa neba izgledati nakon 10 godina snimanja. Naravno, u samo nekoliko noći uspjeli smo snimiti samo tisućinku neba, ali i ta slika je bila toliko velika da bi trebalo oko 1000 HD televizijskih ekrana da se mogu okom vidjeti svi detalji (jer ljudsko oko nije sposobno odjednom razlučiti sliku od 3,2 gigapiksela pa je treba gledati “malo po malo”). Druga snimka je pokazala kako se nebo mijenja, s naglaskom na otkriće oko 2000 novih asteroida. Treća snimka je pokazala prelijepo područje u našoj galaksiji gdje se nove zvijezde rađaju u ogromnim oblacima plina i prašine.

Bug: Zvjezdarnica i LSST generiraju ogromnu količinu podataka. Možete li opisati LSST sustav hardverski i softverski i način na koji se detektiraju, snimaju te obrađuju podaci koji prikazuju supernove, pulsare, nebule i druge fenomene?

Željko Ivezić: Kada krene LSST (Legacy Survey of Space and Time), prvi 10-godišnji projekt snimanja neba sa Zvjezdarnice Rubin), svake promatračke noći ćemo snimiti sliku od 3,2 gigapiksela svakih 40-ak sekundi. Te se slike automatski šalju u centar za obradu podataka u Kaliforniji gdje se onda uspoređuju s prijašnjim slikama istog dijela neba i traže se objekti koji su promijenili sjaj (supernove, promjenjive zvijezde, kvazari, itd.) ili položaj (asteroidi i kometi). Unutar minutu-dvije ti rezultati, nazvani alerti, distribuiraju se (koristi se Apache Kafka tehnologija) prema sedam tzv. brokera. Brokeri omogućuju bilo kome u svijetu pristup alertima, njihovo filtriranje i dodatno praćenje s drugih zvjezdarnica. Jednom godišnje svi podaci će se uniformno obraditi, slike istog dijela neba će se zbrojiti da se poveća osjetljivost, detektirani objekti izmjeriti (položaj, sjaj, kutna veličina, oblik, orijentacija, boje, itd.) te rezultati pohraniti u relacijskoj bazi podataka. Ta baza podataka omogućit će pristup i daljnju znanstvenu analizu za oko 3000 članova LSST znanstvenih grupa.

Bug: Kakva je uloga LSST-a u detekciji novih asteroida i na koji način ih sustav detektira na slikama s dugom ekspozicijom te što možete otkriti o novopronađenim objektima?

Željko Ivezić: Pojedinačne detekcije asteroida u alertima će se logički spajati u potencijalne orbite i ako se pronađe orbita koja je konzistentna s podacima, to će predstavljati otkriće novog asteroida. LSST će u prve dvije godine rada otkriti oko 4–5 milijuna asteroida, što je nekoliko puta više nego ukupni broj asteroida otkrivenih tijekom posljednja dva stoljeća. Nakon 10 godina, u prosjeku će za te asteroide biti oko 350 LSST promatranja iz kojih će se moći odrediti veličina objekta, oblik objekta, period rotacije te kemijski sastav površine (na osnovu promjene sjaja i boje).

Bug: U prezentaciji prvih slika prikazali ste i Skyviewer aplikaciju. Imate li neke povratne informacije o broju korisnika i zbog čega je po vama ona značajna?

Željko Ivezić: Prezentaciju prvih Rubinovih slika je do sada vidjelo oko 500.000 ljudi diljem svijeta, bez obzira što nismo našli pogodan hipodrom, a samu aplikaciju je preuzelo oko 100.000 ljudi. Ta aplikacija omogućuje zumiranje naših slika tako da ne treba imati stotine ili tisuće televizijskih ekrana da bi se moglo vidjeti sve detalje i objekte u Rubinovim slikama.

Bug: Koji je bio najveći tehnički ili organizacijski izazov za puštanje u rad opservatorija Vera Rubin? Kako su s te tehničke strane prošli prvi mjeseci rada i što ste u to vrijeme spoznali?

Željko Ivezić: Prošlo je oko 20 godina od prvog dizajna sustava do nedavnog puštanja u rad. Zadnjih godinu je bilo naročito naporno i uzbudljivo. Trebalo je integrirati kameru s teleskopom te uhodati vrlo složeni softverski sustav. Bilo je izazova skoro svaki dan, ali na kraju je sve proradilo (ne samo od sebe nego nakon puno rada i tek pokoju psovku). Kada smo snimili prvu sliku 15. lipnja ove godine, atmosfera i uzbuđenje u kontrolnoj sobi su bili nezaboravni. Mene su moji osjećaji podsjetili na rođenje kćeri, na svu brigu da li će sve proći u redu i na kraju na ogromno olakšanje i beskonačnu sreću!

Bug: Da li je opservatorij Vera Rubin već doprinio boljem razumijevanju ključnih aspekata u astrofizici i mislite li da će zvjezdarnica promijeniti naše razumijevanje svemira i ako da koje su naznake za to?

Željko Ivezić: Zvjezdarnica Rubin je dizajnirana da promijeni i poboljša naše razumijevanje svemira! Do sada sve ide po planu, spremni smo krenuti s prvim 10-godišnjim projektom snimanja neba krajem ove godine. Trebat će nam nekoliko godina podataka da polučimo značajne rezultate, a s cijelim 10-godišnjim LSST-om ćemo puno više saznati o svemiru i objektima oko nas. LSST će detektirati i izmjeriti karakteristike za oko 20 milijardi galaksija i sličan broj zvijezda u Mliječnom putu. Po prvi puta u povijesti astronomije imat ćemo katalog s više objekata nego što je živih ljudi u cijelom svijetu!

Bug: Više od 40 međunarodnih organizacija je radilo na ostvarenju ovog velikog projekta. Na koji način se određuju radni sati zvjezdarnice i tko sve ima pristup?

Željko Ivezić: Za razliku od većine profesionalnih zvjezdarnica, na Veri Rubin neće biti podjele promatračkog vremena na puno grupa s različitim znanstvenim ciljevima. Promatranja će biti algoritamski optimizirana za uniformno snimanje neba. Svaki dio oko pola neba dobro vidljivog iz Čilea će biti promatran oko 1000 puta tijekom 10 godina. Pristup alertima i popularizatorskim materijalima (JPEG slike neba kroz Skyviewer app, video materijali, itd.) će biti otvoren svima bez ograničenja. Pristup profesionalnoj bazi podataka s rezultatima mjerenja će prve dvije godine biti ograničen na znanstvenike iz SAD-a, Čilea te oko 3000 drugih znanstvenika iz preko 30 zemalja koji su na različite načine doprinijeli razvoju Zvjezdarnice Rubin. Ta grupa uključuje i hrvatske znanstvenike s Instituta Ruđer Bošković te Sveučilišta u Zagrebu i Rijeci. Oni su kroz razne softverske i druge stručne doprinose, te kroz korištenje riječkog superračunala “Bura” za članove LSST kolaboracije, osigurali potpuno isti pristup podacima kao što imaju znanstvenici u SAD-u. Nakon dvije godine od dobivanja i obrade LSST podataka, svi će znanstvenici u svijetu imati slobodni pristup.

Bug: Koji je dugoročni utjecaj i značaj LSST-a i što možemo očekivati u prvih 10 godina?

Željko Ivezić: Jedan od glavnih ciljeva LSST-a je testirati dvije kozmološke hipoteze o ubrzanom širenju svemira. Danas astronomski podaci jasno ukazuju na ubrzano širenje svemira, ali ne znamo kako to objasniti jer bi širenje svemira prema zakonima fizike i gravitacije trebalo usporavati. Jedan način je postulirati postojanje misterioznog fluida nazvanog tamna energija, koji bi danas predstavljao oko 70 % mase-energije svemira. Ta hipoteza nam daje objašnjenje za ubrzano širenje svemira, no teorijska fizika nema ni približno objašnjenje što bi taj fluid mogao biti. Druga mogućnost je da treba modificirati teoriju gravitacije, Einsteinovu opću teoriju relativnosti. Teorijski je već pokazano mnogo načina kako bi se moglo postići da teorija bude u skladu s astronomskim promatranjima, no ne znamo da li su takve modifikacije zaista pravo rješenje problema. Današnji astronomski podaci nisu dovoljno dobri da se mogu eksperimentalno razabrati te dvije mogućnosti. Simulacije pokazuju da nam trebaju mjerenja za oko 10 milijardi galaksija, a to do sada nijedan teleskop nije mogao obaviti za manje od oko 1000 godina. Sa Zvjezdarnicom Rubin i LSST-om takva mjerenja ćemo napraviti za samo 10 godina.

Uobičajeno je raspravljati o znanstvenim ciljevima LSST projekta. Međutim, LSST će imati i ogroman utjecaj na načine kako će se u budućnosti organizirati veliki znanstveni projekti od nekoliko tisuća ljudi, a ujedno i složene interdisciplinarne kolaboracije. Fizičari koji rade u CERN-u i sličnim velikim kolaboracijama su započeli taj proces, a Rubin i LSST predstavljaju idući korak u evoluciji metodologije i sociologije modernih eksperimentalnih znanosti.