W ciągu najbliższej dekady to właśnie to obserwatorium najprawdopodobniej wykryje miliony eksplodujących gwiazd, w tym szczególnie nas interesujących supernowych typu Ia. Eksplozje tego typu stanowią kluczowe wskaźniki odległości w kosmosie, umożliwiając naukowcom pomiary tempa ekspansji Wszechświata, a tym samym umożliwiają nam coraz lepsze poznawanie tajemniczej ciemnej energii, która tę ekspansję napędza.
Conocne przeglądy nieba prowadzone za pomocą Obserwatorium Very C. Rubin wygenerują bezprecedensową ilość danych. Do ich analizy naukowcy będą musieli opracować, a następnie wykorzystać zaawansowane narzędzia uczenia maszynowego, które będą w stanie przetwarzać dane w czasie rzeczywistym. Uzyskane w ten sposób informacje mogą potencjalnie zmienić nasze obecne rozumienie kwestii powstania, ewolucji i ostatecznego losu Wszechświata.
Czytaj także: To będzie największy w historii przegląd nieba. Lepiej przygotować się na niespodzianki
Eksplozje supernowych typu Ia odgrywają kluczową rolę w pomiarach odległości kosmicznych i badaniu wpływu ciemnej energii na rozszerzanie się Wszechświata. Oczekuje się, że w trakcie 10-letniego projektu LSST (Legacy Survey of Space and Time) Obserwatorium Very C. Rubin fundamentalnie zmieni naszą wiedzę na temat pochodzenia Wszechświata i chronologii jego rozwoju.
Pomiar odległości w rozległych przestrzeniach kosmicznych wiąże się ze znacznie większymi wyzwaniami niż pomiary naziemne. Jakby nie patrzeć, spoglądając na odległą jasną gwiazdę, nie wiemy, czy jej jasność wynika z tego, że znajduje się ona blisko nas, czy z tego, że po prostu jest ona jaśniejsza od gwiazd z nią sąsiadujących. Aby dokładnie mierzyć odległości kosmiczne, naukowcy opierają się na obiektach, których jasność wewnętrzna jest znana, takich jak supernowe typu Ia.
Do eksplozji typu Ia dochodzi, gdy biały karzeł znajdujący się w układzie podwójnym ściąga na siebie materię ze swojego towarzysza, najczęściej czerwonego olbrzyma, i osiąga masę 1,44 masy Słońca, tzw. granicę Chandrasekhara. Skoro masa gwiazdy jest przy każdej takiej eksplozji taka sama, to i jej jasność jest podobna, a dzięki temu możemy z jasności obserwowanej z Ziemi eksplozji wnioskować o jej odległości od nas. Obserwując wystarczającą liczbę supernowych typu Ia, naukowcy mogą określić tempo ekspansji Wszechświata i stwierdzić, czy zmienia się ono z czasem.
Chociaż do tej pory zaobserwowano tysiące supernowych typu Ia, samo ich wykrycie raz czy dwa razy jest niewystarczające. Subtelne zmiany w ich ulotnym świetle na przestrzeni czasu kryją w sobie bogactwo informacji. Opisywane tutaj obserwatorium będzie przez dziesięć lat codziennie skanować niebo widoczne z południowej półkuli Ziemi, wykonując zdjęcia całego nieba co kilka dni. Za każdym razem, gdy Rubin wykryje zmianę jasności lub położenia obiektu, wyśle o tym powiadomienie do społeczności naukowej. Dzięki tej szybkiej detekcji Rubin jest naszym najskuteczniejszym jak dotąd narzędziem służącym do identyfikacji ulotnych supernowych typu Ia.
Astronomowie spodziewają się, że w ciągu dekady w ramach przeglądu LSST uda się wykryć miliony takich eksplozji. Tak ogromna baza danych stworzy kompleksowy obraz rozmieszczenia supernowych typu Ia w całym wszechświecie i w różnych rodzajach galaktyk.
Aktualne pomiary wskazują, że ciemna energia może zmieniać się w czasie. Jeśli odkrycie to zostanie potwierdzone, może ono pogłębić naszą wiedzę na temat wieku i ewolucji Wszechświata. To z kolei miałoby wpływ na naszą wiedzę o formowaniu się Wszechświata, w tym na tempo, w jakim powstawały gwiazdy i galaktyki na wczesnym etapie istnienia Wszechświata.
Czytaj także: To miejsce roi się od galaktyk. Fenomenalne zdjęcie z kamery Dark Energy Camera
Ogromny zbiór danych dotyczących supernowych typu Ia pozwoli naukowcom udoskonalić naszą obecną mapę przestrzeni i czasu, zapewniając pełniejszy obraz wpływu ciemnej energii. Naukowcy sądzą, że w ciągu najbliższej dekady będą w stanie określić, czy ciemna energia jest stała, czy też ewoluuje na przestrzeni czasu kosmicznego.
Nie zmienia to faktu, że przed astronomami stoją ogromne wyzwania. Obserwatorium będzie generować około 20 terabajtów danych i do 10 milionów alertów każdej nocy. Ten bezprecedensowy zalew danych będzie wymagał od naukowców sprawnego zarządzania alertami. Mało tego, prawdziwym wyzwaniem będzie dopracowania systemu wyłuskiwania najważniejszych informacji o zdarzeniach, które warto zaobserwować za pomocą innych instrumentów naukowych. Możemy być pewni zatem, że już wkrótce astronomia ulegnie istotnej zmianie, a wszechświat okaże się dla nas znacznie żywszy, aktywniejszy i ciekawszy. Nie będzie to jednak wynikało ze zmiany aktywności wszechświata, a jedynie z tego, że za pomocą obserwatorium Very Rubin dokładniej mu się przyjrzymy.