Camera kỹ thuật số lớn nhất thế giới giúp khám phá bí mật về vật chất tối

Với camera LSST 3.200 megapixel, đài quan sát Vera C. Rubin có thể khám phá những bí mật về vật chất tối và năng lượng tối.

Đài quan sát Vera C. Rubin sẽ sớm bắt đầu nhiệm vụ Legacy Survey of Space and Time (LSST), theo dõi toàn bộ bầu trời ở Nam bán cầu hàng nghìn lần. Nhiệm vụ quy mô phỏng lồ này đòi hỏi một camera tầm cỡ tương ứng. Phòng thí nghiệm gia tốc quốc gia SLAC phụ trách cung cấp thiết bị như vậy. Các nhà khoa học và kỹ sư ở SLAC hoàn thành camera LSST, camera kỹ thuật số lớn nhất thế giới dành cho khảo sát tiên phong kéo dài 10 năm, Space hôm 3/4 đưa tin.

Camera LSST hoàn thiện và sẵn sàng để vận chuyển tới đài quan sát Vera C.Rubin. (Ảnh: SLAC).

Camera LSST 3.200 megapixel lớn cỡ một chiếc xe nhỏ và nặng 3 tấn, bằng nửa trọng lượng của voi châu Phi đực. Khả năng quan sát trường rộng của LSST sẽ giúp khám phá nhiều bí ẩn xung quanh năng lượng tối, lực chiếm khoảng 70% mật độ năng lượng vũ trụ và đẩy nhanh quá trình giãn nở của vũ trụ. LSST cũng sẽ tìm hiểu vật chất tối, chiếm 85% vật chất trong vũ trụ dù không thể nhìn thấy bằng mắt thường, đồng thời giải đáp nhiều câu hỏi thiên văn khác, theo Željko Ivezić, giám đốc phụ trách xây dựng đài quan sát Vera C. Rubin.

Aaron Roodman, giáo sư ở SLAC phó giám đốc đài quan sát Vera C. Rubin và phụ trách chương trình camera, cho biết khảo sát LSST sẽ giúp quan sát hàng tỷ thiên hà, ước tính 17 tỷ ngôi sao trong dải Ngân Hà và hàng tỷ vật thể trong Hệ Mặt trời. Ảnh chụp từ camera LSST chi tiết đến mức có thể thấy rõ một quả bóng golf từ khoảng cách 24 km, có thể quan sát vùng trời rộng gấp 7 lần trăng tròn.

Một trong những lợi thế chính của khảo sát LSST là quan sát lặp lại cùng một vùng trời nhiều lần. Điều này sẽ giúp các nhà khoa học theo dõi chính xác bất kỳ thay đổi nào xảy ra ở khu vực đó trong thời gian 10 năm. Họ sẽ chứng kiến những sự kiện quá độ như vụ nổ siêu tân tinh sáng lên và mờ dần, đường cong ánh sáng phát ra từ nguồn xa xôi, gây ra bởi lực hấp dẫn của vật chất di chuyển ngang qua, và theo dõi sự giãn nở của trường không gian, đẩy nhiều thiên hà xa xôi ra xa hơn. Những thiên hà đó sẽ trượt đi ngày càng nhanh dưới ảnh hưởng của năng lượng tối.

Trước khi camera LSST có thể giúp giới nghiên cứu tìm hiểu năng lượng tối và bí ẩn vũ trụ khác, nó cần được vận chuyển từ cơ sở SLAC ở Menlo Park, California tới đỉnh Cerro Pachón cao 2.713 m trên dãy Andes tại Chile. Sau khi tới đó, camera sẽ được đặt bên trên kính viễn vọng khảo sát Simonyi cuối năm nay.

Không chỉ kích thước của camera LSST khiến khâu vận chuyển cực kỳ khó khăn. Camera này còn đặc biệt mong manh, với mặt phẳng tiêu điểm bao gồm 201 cảm biến CCD thiết kế tủy chỉnh. Những cảm biến này chỉ dày 5 micron, với độ dày chênh lệch không quá 1/10 bề rộng sợi tóc người. So với chúng, một tờ giấy dày 50 - 100 micron.

Khoảng cách giữa các cảm biến vào khoảng nửa milimet, có nghĩa ngăn chúng va chạm vào nhau là một thách thức lớn trong sản xuất và vận chuyển. Nhóm nghiên cứu đã kiểm tra lộ trình cho camera LSST, sử dụng một vật mô phỏng cùng trọng lượng và hình dáng với camera. Họ còn lắp thêm gia tốc kế vào vật đó để kiểm tra áp lực tác động lên camera như hành trình tới Chile bằng máy bay. Sau khi LSST được đặt vào vị trí, thiết bị sẽ được lắp đặt và đi vào hoạt động. Những bức ảnh đầu tiên của LSST sẽ được công bố vào mùa xuân năm sau.