A kozmológia forradalma: Tyson és a CCD
Tyson már fiatalon az alig detektálható, elképesztően halvány jeleket próbálta mérni, először rádió-, majd optikai hullámhosszon. A Bell Labsnél dolgozva a hetvenes években találkozott az akkor újdonságnak számító töltéscsatolt eszközzel (CCD). Felismerte, hogy a CCD forradalmasíthatja a világegyetem tanulmányozását: a felfogott fényt elektromos jelekké alakítja, ami ideális a távoli, halvány objektumok észlelésére. Tyson a technológiával először a sötét anyag létezését mutatta ki, amely olyan láthatatlan, nehéz entitás, amely egyfajta kozmikus ragasztóként tartja össze a galaxisokat.
Az 1990-es években más csillagászok Tyson egyik CCD kamerájával figyelték az univerzum tágulását, és a vártnál furcsább eredményt találtak: a tágulás gyorsul. Ezzel felfedték a sötét energia jelenlétét.
Rubin Obszervatórium – egy ember álma, mindannyiunk kíváncsisága
Ma a sötét anyag és az energia együtt az univerzum 95%-át teszi ki, mégis teljes rejtélyek maradtak. Tyson már az ezredfordulón felismerte, hogy ezek megfejtéséhez még nagyobb kamerára lesz szükség: ennek eredménye lett a Rubin Obszervatórium, amelynek 85 évesen végre bemutathatta “gyermekét” a világnak.
A 3,2 milliárd pixeles, 189 CCD-ből álló LSST-kamera (Legacy Survey of Space and Time – Az Űr és Idő Örökség-felmérése) a legnagyobb digitális kamera, amit valaha építettek. A következő évtizedben kb. 20 milliárd galaxist örökít majd meg – ezzel a legapróbb részletekig térképezi fel az univerzum szerkezetét, és a sötét anyag–sötét energia párosának kozmikus “összeesküvését”.
Sötétanyag-térképek és a gyenge gravitációs lencsézés
Tyson egyik első nagy dobása az volt, hogy olyan mérőeszközt fejlesztett, amely CCD-technológiával figyeli az égen halovány, elnyújtott galaxisokat. A galaxisok képe eltorzul, “ívessé” válik, ahogy a köztük és köztünk lévő sötét anyag gravitációs teret gyakorol rájuk – ezt hívják gyenge gravitációs lencsézésnek. Ha sikerül azonosítani ezeket a torzításokat, visszafejthető a sötét anyag eloszlása.
A sötét energia felfedezése
Tyson volt az első, aki megépítette a világ akkori legnagyobb CCD-kameráját, a Big Throughput Camerát, és Chilébe vitte egy óriástávcsőre. Ezzel két kutatócsoport szupernóvákat keresve azt figyelte meg, hogy az univerzum tágulása a várttal ellentétben nem lassul, hanem gyorsul. Szükségszerű tehát valamilyen ismeretlen energia, ami az űrt “feszíti” – ezt nevezték el sötét energiának.
Miért kellett a Rubin Obszervatórium?
Tyson szerint muszáj volt továbblépni, ha egyszer a világegyetem 95%-át nem értjük. “Lehet ezt jobban is csinálni” – gondolta, így fogott bele egy olyan műszer tervezésébe, amely jóval nagyobb mozaikos CCD-kkel dolgozik, ráadásul az ultraibolyától a közeli infravörösig képes információkat gyűjteni. A 2000-es évekre már minden adott volt, hogy a projekt valósággá váljon.
A névadás és a „pályázati húzás”
Az Egyesült Államok csillagászati közössége évtizedenként választja ki, milyen új óriásberendezés készüljön. Tyson ötletére eleinte „Sötét Anyag Távcsöve” (Dark Matter Telescope) néven hivatkoztak, de végül a „Nagy Átfogó Égboltfelmérő Távcső” (Large Synoptic Survey Telescope – LSST) lett a hivatalos neve, hogy jelezzék: sokféle célra használható, akár Földet fenyegető aszteroidák keresésére is. Amikor (a sötét anyag létezését igazoló) Vera Rubin elhunyt, a távcsövet róla nevezték el, de a kiterjedt égboltfelmérés továbbra is LSST-ként fut.
Mi mindent tud az LSST?
Az LSST-kamera kb. egy kis terepjáró tömegével bír. 3200 megapixelének minden egyes harminc másodperces égbolt-felvételével világszerte riasztás készül minden, korábban nem látott égi eseményről – ilyenből akár éjszakánként 8-10 millió is akad majd, legyen az szupernóva, új üstökös vagy aszteroida.
A kamerával ráadásul példátlan pontosságú sötétanyag-térképek is készülnek, amelyek segítenek megérteni, hogyan változott évmilliárdok során a sötét anyag természete. A gyenge gravitációs lencsézés módszerével galaxis-párokat összehasonlítva az is kimutatható lesz, hogyan hatott a sötét energia a sötét anyagra az univerzum története során. Akár az is kiderülhet, hogy a tágulás milyen szokatlanul változott: gyorsult, lelassult, majd újra gyorsult – vagy bármi más is napvilágra kerülhet ebből az óriásadatbázisból.
Sötét energia: a következő évek slágertémája
Az elmúlt időszakban olyan óriás felmérések, mint a DESI és a DES, sok millió galaxist vizsgáltak, de az LSST ezt is nagyságrendekkel felülmúlja majd, hiszen milliárdos nagyságrendű objektumot katalogizálhat. Tyson szerint az új, apró, de ígéretes eltérések csak erősítik a Rubin Obszervatórium szükségességét és a projekt jelentőségét.
Az első Rubin-fotók hatása
Amikor Tyson élőben meglátta az első LSST-képeket, szó szerint lenyűgözte a szépségük: „Levettem a tudósi kalapomat, és úgy bámultam, mint egy gyerek.” A tudósoktól a laikusokig mindenki ugyanazzal a lelkesedéssel reagált: „hűha!!” A képek részletgazdagsága és a felfedezés ígérete mindenkit magával ragadott.
Mi várható a következő években?
A válaszokhoz mély, hosszú időn át halmozódó égboltfotók kellenek, de Tyson szerint már öt éven belül lenyűgözően sok új ismerettel és felfedezéssel gazdagodhat az emberiség: közelebb kerülünk a világegyetem sötét titkainak megfejtéséhez.
