Vera C. Rubin 천문대에서의 체험과 첫 번째 거대한 5 기가픽셀 이미지
작년에 PetaPixel은 스탠포드의 SLAC 연구소를 방문하여 LSST 카메라 모듈을 직접 체험했습니다. 이는 지금까지 만들어진 가장 높은 해상도와 가장 큰 카메라입니다. 지난달, 팀은 칠레의 세로 파촌 정상으로 긴 여정을 떠나 완성된 베라 C. 루빈 천문대를 직접 체험하고 첫 5 기가픽셀 사진을 보았습니다.
오늘, 미국 국립과학재단(NSF)은 새로운 최첨단 천문대에서 촬영한 첫 사진을 공개했습니다. 이 사진은 이전의 어떤 천문대보다 더 넓은 시야에서 더 많은 세부 정보를 보여줍니다. 어젯밤 늦게 공개된 티저와 오늘 아침 공유된 최종 자료를 통해 베라 C. 루빈 천문대의 위력이 완전히 드러났습니다.
몇 주 전, Chris Niccolls, Jordan Drake, 그리고 저는 이 이미지를 연구소에서 보고 팀의 흥분을 직접 목격했습니다. 이 20년 프로젝트의 성공에 대해 팀이 얼마나 기뻐하는지를 말로 표현하기는 어렵습니다.
이 천문대와 카메라 시스템이 얼마나 인상적인지는 과소평가할 수 없습니다. 초기 이미지를 보면, 이는 짧은 시간 동안 남반구 하늘의 작은 부분만을 포착한 것입니다. 이 거대한 파일은 97,943 x 51,536 픽셀(또는 5.05 기가픽셀)의 크기로, LSST가 향후 10년 동안 포착할 것의 일부분에 불과합니다. PetaPixel은 미래를 대비하기 위해 엄청난 이미지 크기를 이름으로 삼았지만(페타픽셀은 10의 15승 픽셀), 그 미래는 우리가 예상했던 것보다 더 빨리 다가왔을지도 모릅니다. 1년 내에 LSST가 포착할 이미지 정보의 양을 보면, 페타픽셀 이상이 포착될 것입니다. 이 천문대는 10년 동안 하늘의 사진을 지속적으로 촬영할 계획입니다.
카메라, 망원경, 그리고 데이터
작년에 자세히 다룬 바와 같이, LSST 카메라는 지금까지 만들어진 가장 큰 카메라로 기록됩니다. 무게는 3,000킬로그램이며, 21개의 래프트로 구성된 이미저를 특징으로 합니다. 각 래프트는 배열을 구성하는 9개의 CCD 센서를 보유하고 있습니다. 한 개의 센서만으로도 수만 개의 은하와 별을 한 번에 촬영할 수 있습니다 — 그리고 그런 센서가 189개 있습니다. 이 센서 각각은 매우 크며, 하셀블라드 중형 카메라에 있는 것보다도 큽니다. 그리고 매우 민감합니다.
각 센서는 4,000 x 4,000 픽셀 영역을 포착하며, 그 안의 각 픽셀은 10 마이크론 크기로, 이는 Nikon Z6 III의 24메가픽셀 풀프레임 센서의 픽셀 크기보다 거의 두 배 큽니다. 센서 영역의 직경은 대략 원형 배열로 640mm(약 25.2인치)입니다. 전체적으로 LSST는 3,200메가픽셀 사진을 촬영할 수 있으며, 이를 쌓고 연결하여 더 높은 해상도를 만들 수 있습니다.
“이 센서의 해상도는 놀랍습니다. 전통적인 카메라 방식으로 조준한다면, 15마일 떨어진 골프공을 해상할 수 있으며, 동시에 하늘의 폭이 보름달보다 7배 넓은 영역을 커버할 수 있습니다,”라고 작년에 썼습니다.
신호 대 잡음비를 줄이기 위해, 센서 배열은 -100도 섭씨의 온도에서 작동하며(균형을 유지하기 위해 가열 및 냉각할 수 있는 대형 냉각 장치 덕분에), 응결을 피하기 위해 완전한 진공 상태에서 작동합니다.
렌즈 또한 엄청난 공학적 성과입니다. 3.5도 직경의 시야를 가지고 있으며, 이는 밤하늘의 보름달보다 약 7.5배 넓은 시야를 의미하며, f/1.23의 등가 조리개를 가지고 있습니다. 전면 요소의 직경은 1.55미터로, 세계에서 가장 큽니다.
이 모든 것은 매우 강력한 망원경 시스템에 설치되기 전의 이야기입니다. LSST는 이제 베라 C. 루빈 천문대 내의 시모니 망원경에 위치해 있습니다. 이 망원경은 독특한 삼중 거울 설계를 특징으로 하여 매우 넓은 시야를 제공하면서도 빠르게 움직일 수 있는 형태를 유지합니다.
전체 시스템은 특별히 설계된 오일 위에 "떠" 있으며, 마찰을 크게 줄여 루빈 천문대 팀은 세 명의 성인이 맨손으로 거대한 시스템을 움직일 수 있다고 보장했습니다. 하지만 그들이 우리에게 시도하게 하지는 않았습니다(명백한 이유로).
시모니 망원경은 매우 발전되어 있어 LSST 카메라를 매우 빠르고 정밀하게 움직일 수 있으며, 단 3일 만에 남반구 하늘 전체를 포착할 수 있습니다 — 그리고 10년간의 관측 기간 동안 다양한 파장의 빛으로 이를 수행할 것입니다.
상상할 수 있듯이, LSST가 포착하는 데이터의 양은 엄청납니다. 루빈 천문대의 저장 용량은 한 달도 채 되지 않아 가득 찰 것입니다. 하지만 걱정하지 마세요, 천문대에서 스탠포드의 SLAC 연구소까지 64,000마일(103,000킬로미터)에 이르는 물리적 광섬유 케이블이 있어, 새로운 이미지 데이터가 포착된 지 9초 만에 도착할 것입니다. 거기서부터 더 큰 과학 공동체로 전송될 것입니다.
놀라운 관측의 밤
우리는 방문 중 매우 운이 좋았습니다. 도착하기 몇 주 전부터 하늘 상태가 좋지 않았습니다. 안개, 구름, 바람 등으로 인해 가시성이 좋지 않았고, 몇 밤 동안 망원경은 거의 아무것도 포착할 수 없었습니다.
그러나 2025년 5월 23일 저녁은 모든 것을 바꾸었습니다: 망원경이 활성화된 이후 최고의 관측 밤이었습니다 — 완전히 맑은 하늘이었습니다.
베라 C. 루빈 천문대와 LSST 카메라는 곧 10년 동안 남반구 하늘 전체를 자동으로 촬영할 예정이지만, 우리가 있는 동안 촬영된 첫 이미지와 그동안 촬영된 이미지는 "커미셔닝"이라고 불리는 특정 작업을 목표로 한 것입니다. 하늘 상태가 좋을 것으로 예상되었기 때문에, 일몰 전 몇 시간 동안 천문대 팀은 최대한 많은 데이터를 수집하기 위해 어떤 작업을 시도할지, 어떤 순서로 할지를 논의했습니다. 얼마나 오래 작동할 수 있을지 알 수 없었기 때문에(날씨 조건 및 기타 요인에 따라), 가장 중요한 작업이 완료되도록 무엇을 먼저 할지 결정해야 했습니다.
밤이 끝날 때까지, 전체 목록이 완료되었습니다. 이는 대단한 성공이었습니다. 우리는 밤 1시가 훨씬 넘어서 천문대를 떠났지만, 다음 날 아침 9시에 돌아왔을 때, 밤새 천문대를 운영했던 천문학자들과 기술자들은 피곤해 보이지 않았습니다; 그들이 한밤중에 이룬 성취에 대한 흥분이 그들을 피로에서 벗어나게 했습니다.
앞으로 더 많은 것들이 기다리고 있습니다
오늘 아침 LSST가 촬영한 첫 사진의 공개를 보셨다면, 눈에 띄는 흥분이 없었다고 느끼실 수 있습니다. 과학자들과 엔지니어들은 전문성을 중시하는 경향이 있어, 공개에서 차분한 톤을 유지합니다. 하지만 안심하세요, 그들은 이 도구에 대해 매우 흥분하고 있으며, 촬영된 이미지는 정말로 놀랍습니다.
오늘 아침 Jeremy Gray가 보도한 바와 같이, 이 성취를 완전히 이해하려면 이미지를 모든 영광 속에서 보아야 합니다.
