Astronomie

Qu'est-ce que le LSST maintenant? Où s'arrête le LSST et où commence l'observatoire Vera C. Rubin ?

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C'est officiel de Space.com : l'observatoire Vera Rubin nommé pour honorer le scientifique de la matière noire dit :

"Nous sommes ici aujourd'hui pour nous concentrer sur le changement de nom majeur de l'installation d'après un astronome pionnier, qui est intimement lié à l'un des domaines scientifiques clés de ce projet", Ralph Gaume, directeur de la division des sciences astronomiques de la National Science Foundation. , a déclaré lors de l'événement (la 235e réunion de l'American Astronomical Society). "Je suis heureux, très heureux, au-delà de tout ce que vous savez et pouvez reconnaître, de renommer officiellement aujourd'hui l'observatoire LSST en Observatoire Vera C. Rubin."

Les commentaires de Gaume ont été accueillis par les applaudissements des astronomes réunis. Le directeur de l'Observatoire, Steve Kahn, et d'autres membres de l'équipe ont rapidement enfilé des T-shirts arborant le nouveau nom.

L'observatoire Vera C. Rubin est un projet fédéral géré par la National Science Foundation et le département américain de l'Énergie. Ses 10 premières années de travail seront entièrement consacrées à un projet désormais connu sous le nom de Legacy Survey of Space and Time. "Parce que nous savons que vous êtes tous amoureux des quatre lettres LSST, nous avons trouvé un moyen de préserver cela", a déclaré Gaume.


Si je comprends bien, le télescope anciennement connu sous le nom de LSST est désormais le Observatoire Vera C. Rubin, mais l'acronyme s'est réincarné.

Qu'est-ce que c'est exactement le LSST alors ? L'article dit qu'il s'agit d'un projet connu sous le nom de Enquête sur l'héritage de l'espace et du temps, mais qu'est-ce qu'un « projet » exactement ? Est-ce le titre d'une proposition, ou un instrument financier pour l'attribution de fonds de recherche, ou quelque chose pour les cartes de visite et le papier à en-tête ?

Une photo de l'astronome Vera Rubin. (Crédit image : NOAO/AURA/NSF)


Le Projet LSST est en charge du projet de construction ; construire le télescope, la caméra et l'observatoire et les pipelines de données et agir en tant que « maître d'œuvre ». Cela comprend la conception et la mise en place du traitement et de la distribution des données, mais le travail du projet est essentiellement « terminé » une fois que les choses commencent à fonctionner et que l'observatoire passe à des opérations régulières. Une fois que le projet a livré l'observatoire et qu'il a été approuvé comme étant terminé, les opérations quotidiennes sont transférées au laboratoire national de recherche en astronomie optique-infrarouge de la NSF. Ils géreront le LSST ainsi que d'autres actifs au sol tels que les (anciens) télescopes NOAO et les deux télescopes Gemini. Ce seront eux qui seront chargés de faire en sorte que l'enquête se déroule réellement et continue de fonctionner.

Le projet a été mis en place par le site Web de la LSST Corporation LSSTC qui représente l'institution et les partenaires internationaux, travaille avec les collaborations scientifiques et est généralement en charge/soutient la sortie de la science de l'observatoire.

Ainsi, selon le communiqué de presse, l'observatoire Vera C. Rubin, désormais nommé, comprend l'installation au sommet d'une montagne au Chili qui contient le télescope de 8,4 m, désormais nommé Télescope d'enquête Simonyi après un premier donateur qui a commencé le travail principal, la caméra de mise en service (ComCam) et la caméra principale 3.2 Gpix DOE LSST, ainsi que le télescope auxiliaire et son dôme et le siège social à Tucson, AZ. Ce sera la réalisation de l'enquête du ciel de 10 ans, maintenant backronymed pour être Legacy Survey of Space and Time (LSST) pour garder le même acronyme.


Mises à jour des opérations

Tucson, AZ et région de Coquimbo, Chili. - L'Observatoire Rubin a finalisé un accord de trois ans pour héberger son Interim Data Facility (IDF) sur Google Cloud. Le Rubin IDF traitera les données astronomiques collectées par l'Observatoire Rubin dans sa phase de mise en service et les mettra à la disposition de la communauté scientifique Rubin avant l'enquête sur l'espace et le temps (LSST) décennale de l'Observatoire Rubin. L'IDF permettra à l'équipe des opérations Rubin d'être prête pour les opérations et à la communauté scientifique Rubin d'être prête pour l'enquête lorsque le LSST débutera en 2023.

La construction de l'observatoire Rubin touche à sa fin et l'équipe Rubin se concentre maintenant sur l'installation et le test de divers systèmes pour s'assurer que les objectifs scientifiques du projet seront atteints. L'IDF hébergé par Google Cloud sera initialement utilisé par l'équipe des opérations pour apprendre les systèmes et les processus développés par l'équipe de gestion des données Rubin pendant la construction. Puis, à partir du milieu de 2021, l'équipe des opérations de Rubin proposera une série de scénarios de prévisualisation des données à la communauté scientifique Rubin dans un environnement d'analyse et d'outils moderne avec l'IDF.

L'infrastructure robuste, stable et flexible fournie par l'IDF hébergé par Google Cloud offre une gamme d'avantages pour Rubin pendant la montée en puissance des opérations scientifiques complètes. Les membres de l'équipe Rubin Data Production, dont une vingtaine commenceront immédiatement à utiliser l'IDF, peuvent facilement déployer des systèmes et accéder aux bases de données sur le Cloud, en utilisant uniquement la quantité d'infrastructure dont ils ont besoin. L'IDF de Google Cloud est également évolutif en fonction de l'utilisation, ce qui sera essentiel lorsque les membres de la communauté scientifique Rubin commenceront à accéder à l'IDF à la fin de 2021.

Se préparer à faire de la science avec l'observatoire Rubin

Nous vous invitons à regarder une ou plusieurs des courtes présentations de niveau d'introduction ci-dessous, à faire défiler vers le bas et à en savoir plus sur l'observatoire Rubin, et/ou à retourner au stand de l'observatoire Rubin dans le pavillon NSF du hall d'exposition AAS 2021 où nous attendons avec impatience répondre à toutes les questions que vous pourriez avoir.


Les piliers scientifiques de l'observatoire Rubin et du LSST


Produits de données pour l'astronomie dans le domaine temporel

Publications de données annuelles et produits de données générés par les utilisateurs

La plate-forme scientifique Rubin : un environnement pour l'accès et l'analyse des données

Optimisation de la cadence de l'enquête LSST

Comment s'impliquer (plus) avec l'observatoire Rubin

Participation de la communauté à l'aperçu des données 0

Engagement communautaire et soutien à la science
Bilingue en anglais et espagnol

Une brève introduction à l'observatoire Rubin

L'observatoire Vera C. Rubin est situé sur le Cerro Pachón au Chili. Le miroir principal du télescope Simonyi Survey a un diamètre de 8,4 mètres et sa caméra a un champ de vision de 9,6 degrés 2. Une fois la construction et la mise en service terminées (prévues pour la fin de 2023), l'observatoire Rubin exécutera l'enquête sur l'espace et le temps (LSST) sur 10 ans, qui a été conçue pour faire des avancées majeures dans quatre domaines scientifiques fondamentaux : comprendre la matière noire et l'obscurité. l'énergie, les astéroïdes dangereux et le système solaire éloigné, en explorant le ciel optique transitoire, ainsi que la formation et la structure de la Voie lactée.

Les pipelines scientifiques LSST de l'observatoire Rubin traiteront les images en temps réel, créant des produits de données rapides pour l'astronomie dans le domaine temporel, et créeront également des publications de données annuelles d'images et de catalogues de coadd profonds. La plate-forme scientifique Rubin (RSP) servira de portail vers les données et fournira des ressources proches des données pour l'analyse des données et la création de produits de données générés par les utilisateurs.

Impliquez-vous dans la préparation à faire de la science avec l'observatoire Rubin

Il existe plusieurs manières de vous impliquer dans la préparation à la science avec l'Observatoire Rubin.

Rejoignez une collaboration scientifique LSST. Les collaborations scientifiques sont des communautés mondiales indépendantes de scientifiques à divers stades de leur carrière, auto-organisés en groupes de travail basés sur des intérêts de recherche, se préparant activement à faire de la science avec l'observatoire Rubin et le LSST. L'adhésion à Science Collaboration est ouverte à tous et les étudiants sont particulièrement les bienvenus. Rejoindre une collaboration scientifique ne nécessite pas un grand engagement et est un excellent moyen d'en savoir plus sur l'Observatoire Rubin et le LSST.

Créez un compte sur Community.lsst.org, le forum communautaire de l'observatoire Rubin, notre environnement virtuel pour les actualités, la collaboration et l'assistance. Une grande partie du contenu est accessible au public et n'importe qui peut créer un compte pour participer à la discussion.

Répondez à un appel ouvert à commentaires sur les simulations d'enquête LSST. L'équipe du planificateur d'enquêtes de l'observatoire Rubin et les collaborations scientifiques LSST travaillent ensemble pour optimiser la stratégie d'enquête LSST, et une expertise scientifique pour évaluer les simulations est demandée par le Survey Cadence Optimization Committee (SCOC).

Envisagez de participer à Data Preview 0 (DP0). À la mi-2021, Rubin Observatory mettra à disposition des produits de données simulés de type LSST dans la Rubin Science Platform (RSP) pour un maximum de 300 scientifiques (y compris les étudiants). Pour en savoir plus sur cette opportunité et le processus de candidature, assistez à une « session d'information DP0 » sur le stand du hall d'exposition Rubin AAS le mercredi à 14h et le jeudi à 15h HE.

Les données de l'Observatoire Rubin seront-elles publiques ?

Comme décrit dans la politique sur les données (RDO-013), tous les astronomes travaillant aux États-Unis et au Chili ont des droits sur les données de l'Observatoire Rubin (y compris les étudiants), tout comme les personnes nommées dans les équipes de contributeurs internationaux. Le terme « droits sur les données » fait référence au droit d'accéder, d'analyser et de publier des résultats basés sur les produits et services de données exclusifs. Les produits de données d'invite et de publication de données ont une période de propriété de deux ans (à l'exception des paquets d'alerte, qui sont publics dans le monde entier), et la plate-forme scientifique Rubin est un service propriétaire. Le LSST Science Pipelines, le logiciel que l'Observatoire Rubin développe pour traiter les images optiques et dans le proche infrarouge, est public mondial et open source.

Aux États-Unis, il n'est pas nécessaire de travailler dans une institution particulière pour accéder, analyser ou publier des résultats basés sur les produits et services de données de l'Observatoire Rubin.

Où trouver plus d'informations sur l'Observatoire Rubin

Veuillez retourner au stand de l'observatoire Rubin dans le pavillon NSF du hall d'exposition de l'AAS et discuter avec nous. Nous sommes impatients de répondre à vos questions !

Visitez la page « Pour les scientifiques » du site Web de l'Observatoire Rubin. Vous y trouverez plus d'informations sur la stratégie d'enquête LSST et ses produits de données (y compris les alertes et les courtiers), les collaborations scientifiques LSST, les actualités et les événements, les chiffres clés et les définitions du glossaire et des acronymes.


Arrêt de la construction COVID-19

La pandémie de COVID-19 a un impact significatif sur les activités de construction de l'Observatoire Rubin. À titre préventif, les activités de construction sur Cerro Pachón ont été arrêtées le vendredi 20 mars et le site a été sécurisé de la manière la plus sûre possible compte tenu de l'état incomplet de l'installation. Le SLAC National Accelerator Laboratory a également fermé ses portes et les travaux sur la caméra ont cessé.

Tout le personnel de l'Observatoire Rubin est désormais en télétravail et des progrès sont réalisés dans le développement de logiciels et dans un certain nombre d'autres domaines. Lorsque la sécurité le permettra, le personnel pourra retourner au sommet et la construction s'accélérera aussi rapidement que possible. La direction du projet travaillera avec nos agences de financement, la National Science Foundation (NSF) et le US Department of Energy (DOE), pour évaluer l'impact sur le calendrier de construction.

Les réponses aux questions fréquemment posées sur l'impact de la pandémie de COVID-19 sur l'Observatoire Rubin, ainsi que les dernières mises à jour de cette situation en évolution, sont disponibles ici.


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Communiqué de presse de : National Science Foundation
Publié : mardi 7 janvier 2020

Premier observatoire national américain à porter le nom d'une femme

Le grand télescope d'enquête synoptique s'appellera désormais l'observatoire NSF Vera C. Rubin, ce qui en fera le premier observatoire national américain à porter le nom d'une femme astronome. Annoncé lors de la réunion d'hiver 2020 de l'American Astronomical Society, le nom reconnaît le rôle joué par Rubin dans une meilleure compréhension de la matière noire, qui sera l'un des quatre thèmes principaux de l'étude de l'observatoire.

« Nommé d'après un astronome qui a fourni des preuves importantes de l'existence de la matière noire, l'observatoire NSF Vera C. Rubin semble destiné à entrer dans l'histoire de la science avec ses capacités extraordinaires qui seront exploitées dans les prochaines années », a déclaré France Córdova, responsable nationale Directeur de la Fondation des Sciences. « Le Congrès a contribué à faire de cette commémoration inspirante une réalité. L'observatoire Rubin devrait faire progresser de manière significative ce que nous savons de la matière noire et de l'énergie noire, de sorte que le nom Rubin aura encore un autre moyen d'inspirer les femmes et les hommes désireux d'enquêter.

L'initiative de renommer l'observatoire a été lancée en juin 2019 par la présidente de la commission des sciences, de l'espace et de la technologie de la Chambre des communes, Eddie Bernice Johnson et la membre du Congrès Jenniffer González-Colón et a été promulguée le 20 décembre 2019.

Les opérations scientifiques à l'observatoire Rubin, situé sur Cerro Pachón au Chili, débuteront en 2022. L'observatoire se compose d'un système intégré comprenant un télescope au sol à grand champ avec un miroir de 8,4 mètres, une caméra de 3 200 mégapixels construite par le département of Energy, un système automatisé de traitement des données et une plateforme d'engagement public en ligne. La construction et l'exploitation de l'observatoire Rubin et de sa caméra DOE LSST est un partenariat fédéral américain de la NSF et du DOE, avec des contributeurs privés et internationaux.

"Il convient que ce nouvel observatoire majeur, qui comprend l'étude de la matière noire et de l'énergie noire comme l'un des principaux sujets de recherche, porte le nom d'un astronome pionnier dont les observations ont été si essentielles à notre compréhension de ce domaine", a déclaré Paul Dabbar, sous-secrétaire scientifique du DOE. La vie et les réalisations singulières du Dr Rubin en tant que scientifique restent un modèle pour tous ceux qui cherchent à satisfaire la curiosité incessante de l'humanité pour notre univers.

Au cours de ses 10 premières années, ce système fournira un relevé optique sans précédent du ciel visible - qui sera nommé Legacy Survey of Space and Time. La conception de l'enquête est guidée par quatre thèmes : sonder l'énergie noire et la matière noire, dresser un inventaire du système solaire, explorer le ciel optique transitoire et cartographier la Voie lactée.

"Nous sommes profondément honorés que l'observatoire porte le nom de Vera Rubin", a déclaré Steve Kahn, directeur de l'observatoire Rubin. « Grâce à sa découverte de la matière noire, Vera a apporté l'une des contributions les plus importantes à la science au cours du siècle dernier, non seulement pour l'astronomie, mais aussi pour la physique fondamentale. Une fois la construction terminée, l'observatoire Rubin s'appuiera sur son travail de pionnier pour améliorer considérablement notre compréhension de l'univers à de nombreuses échelles différentes.

Les travaux de Vera Rubin ont couvert plusieurs domaines de l'astronomie d'observation, mais elle est surtout connue pour avoir découvert l'écart entre les mouvements observés et prédits de la matière dans les galaxies. Cet écart est interprété comme une preuve de la matière noire, qui exerce une force gravitationnelle mais n'émet pas de lumière. Son travail a été confirmé par de nombreuses techniques d'observation et a eu un impact majeur sur la cosmologie.

Bien que Vera Rubin ait reçu de nombreux honneurs scientifiques, tels que la National Medal of Science et avoir été élue à l'Académie nationale des sciences, elle a connu une résistance fondée sur le genre au début de sa carrière. Elle était une ardente défenseure des femmes dans les sciences, reconnue pour avoir ouvert la voie à d'autres femmes en astronomie et pour avoir obtenu un succès professionnel remarquable tout en faisant face à des défis que ses collègues masculins n'ont pas eu à surmonter. En tant que scientifique et femme, elle a amélioré le domaine pour ceux qui sont venus après.

« Nous sommes ravis que le LSST ait été nommé Observatoire Vera C. Rubin », ont déclaré les fils Allan, David et Karl Rubin. "Nous pensons que c'est une excellente façon d'honorer les réalisations de notre mère en astronomie et son travail pour l'égalité des droits des femmes dans la science."

De plus, le télescope de l'observatoire Rubin a été nommé télescope d'enquête Simonyi en reconnaissance d'un don privé important fait au début de la phase de construction utilisé pour concevoir, développer et fabriquer le miroir principal du télescope.

L'Observatoire Rubin est un programme fédéral de la NSF et du DOE, la NSF fonctionnant comme l'agence fédérale principale et fournissant la majorité du financement de la construction. En plus du financement de la NSF et du ministère de l'Énergie, des bailleurs de fonds privés ont également pris en charge certains coûts de construction du projet par l'intermédiaire de la LSST Corporation. Le bureau de projet LSST financé par la NSF pour la construction a été créé en tant que centre d'exploitation sous la direction de l'Association des universités pour la recherche en astronomie. L'effort financé par le DOE pour construire la caméra LSST est géré par le SLAC National Accelerator Laboratory.

La NSF et le DOE Office of Science continueront à soutenir l'observatoire Rubin dans sa phase d'exploitation pour mener à bien l'enquête sur l'espace et le temps. Ils apporteront également un soutien à la recherche scientifique. Pendant les opérations, le financement de la NSF est géré par AURA dans le cadre d'un accord de coopération avec la NSF et le financement du DOE est géré par le SLAC sous contrat avec le DOE. L'observatoire Rubin est exploité par le laboratoire de recherche en astronomie optique-infrarouge de la NSF et le SLAC.


3 octobre 2017 - LSST est un projet révolutionnaire pour un certain nombre de raisons, dont l'une est son engagement à construire un programme d'éducation et de sensibilisation du public (EPO) aussi nouveau et robuste que le LSST lui-même. L'équipe de l'OEB (représentée sur la photo ci-jointe) développe actuellement l'infrastructure du programme à exécuter pendant les opérations, ce processus qui se déroule en tandem avec la construction de l'installation d'observation du LSST et d'autres composants du sous-système. Ce long délai permet un prototypage, des tests et une évaluation réfléchis et approfondis des produits EPO afin qu'ils soient prêts lorsque les opérations LSST commenceront en 2022.


Oubliez les images fixes. Ce nouvel observatoire fera des vidéos d'astronomie

Ce sera le plus grand appareil photo numérique du monde. Il pèsera trois tonnes et aura la taille d'un SUV. Le télescope qui l'entoure couvrirait un court de tennis. Sa matrice de 3,2 milliards de pixels produira une nouvelle image de tout le ciel austral toutes les trois nuits, avec des détails sans précédent, encore et encore, pendant des années.

Nous sommes habitués à ce que les télescopes deviennent de plus en plus grands et meilleurs, observant des objets de plus en plus faibles et distants avec un grossissement de plus en plus élevé. Le télescope Hale sur Palomar Mountain en Californie, le plus grand miroir du monde pendant une grande partie du siècle dernier, a engendré Keck, des jumeaux qui sont devenus les plus grands avec des miroirs de 10 mètres dans les années 1990. Keck a engendré le grand télescope binoculaire en Arizona, le détenteur actuel du record avec une ouverture effective de 11,9 mètres. Les concepteurs de la prochaine génération de télescopes s'efforcent de trouver des noms toujours plus exagérés. Le très grand télescope. Le très grand télescope. Les astronomes européens ont autrefois envisagé un concept appelé OWL, pour Overwhelmingly Large Telescope.

L'observatoire Vera C. Rubin les battra tous, à certains égards.  J.Anthony Tyson, professeur de physique à l'Université de Californie à Davis, et scientifique en chef du Legacy Survey of Space and Time, ou LSST, qui sera le travail principal de l'observatoire, l'a qualifié de « forme de cinématographie céleste, le plus grand film de tous les temps.”

On l'appelait une "machine à découvrir" et une nouvelle façon de faire de l'astronomie. Des conférences internationales entières ont été organisées pour préparer les scientifiques au LSST, sachant que peu de domaines de l'astronomie resteront épargnés par ses découvertes. Un exemple : les scientifiques s'attendent à ce qu'il découvre 25 fois le nombre d'objets du système solaire connus actuellement, des astéroïdes proches de la Terre aux mondes glacés au-delà de Pluton. Et c'est juste autour d'une étoile.

L'observatoire Rubin est en chantier depuis près de trois décennies. En 2010, les astronomes américains, après des milliers d'heures de délibération, l'ont désigné comme leur priorité absolue pour le financement des grands projets au sol.

Et il est sur le point d'être mis en ligne.

Tony Tyson était assis dans son bureau des Bell Labs du New Jersey, un jour du début des années 1970, lorsqu'un collègue (et futur lauréat du prix Nobel) du bout du couloir est entré. George Smith, en collaboration avec Willard Boyle, avait récemment inventé un nouveau type d'appareil électronique. "Il m'a tendu une puce avec une petite tache grise mesurant quelques millimètres de côté", se souvient Tyson. « Il a dit : « Nous l'appelons un appareil à couplage de charge, et il peut faire des images. En fait, nous l'utilisons dans le Picturephone. J'ai dit : " George, c'est vraiment génial, mais laissez-moi vous montrer mes assiettes. "

Tyson, qui avait suivi une formation de physicien expérimental mais avait développé un intérêt pour l'astronomie, prenait des images de galaxies de manière traditionnelle, sur de grandes plaques de verre. Il cherchait des preuves de distorsions de la lentille gravitationnelle dans l'apparition de galaxies lointaines causées par la gravité des galaxies intermédiaires ou d'autres objets.

"Si vous avez imagé suffisamment de galaxies, vous pourriez rechercher une distorsion révélatrice", dit-il. « Mais chaque plaque de verre était comme un nouveau détecteur. C'était plein de toutes sortes d'événements chimiques. Ils les appelaient ‘galaxies Kodak.’ C'était un gâchis.”

Alors qu'il continuait à exposer des plaques de verre, Tyson a commencé à expérimenter avec des CCD. Les premiers étaient «horribles», dit-il, mais ils produisaient systématiquement le même «poubelle» le même bruit dans le signal. La comparaison des images a permis de supprimer le bruit et de produire des images profondes et sans ordures de l'univers.

En conséquence, Tyson est devenu l'une des premières personnes à utiliser des capteurs CCD pour observer le ciel, comme le font presque tous les astronomes aujourd'hui. Ayant été à l'avant-garde d'une révolution, Tyson est devenu le principal promoteur du télescope d'enquête géant qui est maintenant en voie d'achèvement au sommet du Cerro Pach&# 243n, un sommet de 8 900 pieds au Chili. La première lumière pour l'observatoire Rubin est attendue d'ici la fin de 2021, les opérations scientifiques complètes devant commencer un an plus tard.

"De la cosmologie à la science du système solaire, nous verrons beaucoup de choses changer à la suite du LSST", déclare Federica Bianco, astrophysicienne à l'Université du Delaware et responsable de la collaboration scientifique du projet, qui totalise environ 2 000 membres de 23 pays. (Par habitude, de nombreux scientifiques appellent encore l'ensemble du projet LSST, bien que, officiellement, il ne s'agisse que du relevé du ciel. En janvier, l'observatoire a été nommé en l'honneur de Vera Rubin, une pionnière de l'astronomie de la matière noire. Le Le télescope lui-même portera le nom de Charles Simonyi, magnat du logiciel, touriste de l'espace et donateur, avec son épouse, des fonds pour le projet. Le collègue de Simonyi, Microsoft, Bill Gates, a également contribué.)

Tony Tyson (montré avec un modèle du télescope LSST) était l'un des premiers adaptateurs de CCD en astronomie. Aujourd'hui, après presque 30 ans de planification d'un télescope dédié aux relevés astronomiques, son travail est sur le point de porter ses fruits. (Rubin Obs / NSF / AURA)

Au cours de l'enquête de 10 ans, le télescope de 8,4 mètres balayera l'ensemble du ciel austral des centaines de fois, permettant aux astronomes de cartographier les changements à la fois proches et lointains. Cela devrait donner lieu à une multitude d'événements transitoires, de l'explosion d'étoiles aux astéroïdes de notre propre système solaire, qui changent de position de nuit en nuit. "Vous pouvez le considérer comme un film de 10 ans sur l'univers", explique Rachel Mandelbaum, physicienne à l'Université Carnegie Mellon et chef du groupe d'astronomes qui utilisera le LSST pour étudier l'énergie noire.

Chaque changement observé par le télescope déclenchera une alerte - peut-être 10 millions de notifications par nuit - donnant aux astronomes la possibilité de suivre les découvertes avec d'autres télescopes. Et chaque objet enregistré par LSST, des milliards de dollars au total, sera enregistré dans sa base de données pour être étudié par les astronomes du monde entier.

Le miroir et la caméra de l'observatoire Rubin combo fonctionnera différemment des autres grands télescopes astronomiques. La plupart sont conçus pour regarder une très petite parcelle de ciel pendant des heures voire des jours à la fois. Ces longues expositions permettent à la lumière d'objets extrêmement faibles (ce qui signifie généralement éloignés) d'être enregistrée par des caméras, des spectrographes et des photomètres. Leur champ de vision, cependant, est minuscule, les astronomes le comparent souvent à regarder le ciel à travers une paille de soude.

LSST, en comparaison, a un champ de vision énorme - l'équivalent de plus de 40 pleines lunes dans la zone, ou plusieurs milliers de fois ce que voit la caméra grand champ 3 de Hubble. Mais il ne s'attardera pas longtemps sur chaque parcelle de ciel. Il faudra soit une seule image de 30 secondes, soit une paire d'images de 15 secondes, qui seront "empilées" ensemble pour fournir des vues profondes d'objets aussi faibles que la 27e magnitude. (Dim Pluton a une magnitude supérieure à 14.) Ensuite, il passera en seulement cinq secondes au prochain champ de vision. En moyenne, l'enquête couvrira environ un millier de champs chaque nuit et tout le ciel visible depuis le sommet de sa montagne chilienne en moins de trois nuits. Ensuite, il recommencera le processus.

« Le concept est très simple », explique le directeur du LSST, Steve Kahn, un astronome en rayons X basé au siège du projet à Tucson. « Mais il y a des raisons pour lesquelles cela n'a jamais été fait auparavant. Cela nécessite une nouvelle conception optique, un large éventail de capteurs, une optique physiquement grande et un grand système de gestion de base de données. Cela représente beaucoup de défis techniques, dont la plupart n'avaient jamais été rencontrés auparavant. Le LSST ressemble donc plus à une expérience qu'à un observatoire.”

L'expérience a commencé à prendre forme dans les années 1980 lorsque Tyson a développé des caméras CCD de plus en plus grandes pour sonder la matière noire - une forme de matière jusqu'à présent non détectée qui ne révèle sa présence que par l'attraction gravitationnelle qu'elle exerce sur la matière visible qui l'entoure. Les mesures des mouvements des étoiles dans les galaxies et la cohésion des amas de galaxies suggèrent qu'il y a environ six fois plus de matière noire que de matière normale dans l'univers.

Tyson essayait de cartographier la distribution de la matière noire en recherchant des images causées par des lentilles gravitationnelles. Dans les années 1990, lui et un collègue ont construit la Big Throughput Camera (BTC), une matrice de 16 millions de pixels. Ils ont obtenu du temps sur un télescope de quatre mètres au Chili en échange de l'autorisation d'autres astronomes d'utiliser le BTC pour leurs propres projets. Lorsque deux équipes d'astronomes l'ont utilisé pour observer des supernovas, leurs données ont conduit à la découverte de l'énergie noire, une force mystérieuse qui entraîne une expansion plus rapide de l'univers à mesure qu'il vieillit.

« Nous pensions que nous pouvions faire encore mieux que [BTC] », déclare Tyson, alors il a proposé une combinaison télescope-caméra dédiée à l'origine appelée le télescope de la matière noire lors d'une réunion en 1992. L'idée a obtenu un soutien constant parmi les astronomes jusqu'à son classement en 2010 comme leur grand projet au sol le plus désiré. Le financement fédéral a suivi, et le LSST a obtenu le plein “go” en 2014.

En termes de taille, ce télescope de 8,4 mètres ne régnera pas parmi les cinq premiers mondiaux, mais il compense cela en vitesse. La matrice CCD doit lire ses données suffisamment rapidement pour que l'appareil photo enregistre des objets faibles, même avec des temps d'exposition courts du LSST. Ensuite, l'ensemble de trois tonnes doit se diriger rapidement vers le prochain champ cible.

Le moulage des miroirs a été l'un des principaux défis du projet. Roger Angel, directeur du laboratoire de miroirs de l'Université de l'Arizona et figure clé du développement du LSST, a proposé un nouveau design. Il utilise trois miroirs au lieu des deux que l'on trouve dans la plupart des grands télescopes, deux d'entre eux partageant le même morceau de verre (voir illustration, p. 28). « Cela n'avait jamais été fait auparavant », déclare Kahn.

Le télescope a été conçu pour s'adapter à la caméra CCD, et non l'inverse. "La particularité du LSST, c'est qu'il s'agit d'un observatoire intégré et d'un système intégré de bout en bout", déclare Steven Ritz, spécialiste de la caméra du LSST et professeur de physique à l'Université de Californie à Santa Cruz.

Après une double spécialisation en physique et en musique en tant qu'étudiant de premier cycle, Ritz avait obtenu son doctorat. en physique des particules. Au début de sa carrière, il a travaillé au laboratoire européen du CERN et dans d'autres installations sur des problèmes tels que l'identification d'éventuelles particules de matière noire. Il a ensuite décidé d'aborder le problème du côté de l'astrophysique, devenant finalement scientifique de projet pour Fermi, un télescope spatial à rayons gamma.

« Fermi et LSST changent la donne dans la façon dont ils font ce genre de science », déclare Ritz. “Ils couvrent tout le ciel plusieurs fois. Et ils fournissent tous deux un ensemble de données pour répondre à des questions sur un large éventail de sujets.”

La caméra LSST se compose de trois lentilles en verre qui sont parmi les plus précises jamais fabriquées, dit Ritz. Ils guideront l'image du troisième miroir du télescope (tertiaire) sur un réseau de 189 détecteurs de 16 mégapixels et de petites caméras, explique Ritz. L'enquête produira environ 20 téraoctets de données par nuit, un volume rarement vu en dehors des opérations de mégadonnées commerciales, déclare William O'8217Mullane, directeur de la gestion des données du LSST. "Nous ressemblons dans une certaine mesure à un centre de données Google", dit-il.

O’Mullane a précédemment travaillé sur les exigences de traitement des données pour deux télescopes spatiaux, Hipparcos et Gaia, qui ont réalisé les cartes tridimensionnelles les plus précises et les plus détaillées des étoiles de notre région de la galaxie. Il a rejoint LSST en 2017, "heureux de construire la prochaine grande chose".

Aucun traitement d'image ne sera effectué à l'observatoire lui-même, les données seront envoyées immédiatement aux États-Unis. Les ordinateurs compareront les images LSST aux vues précédentes de chaque champ et enverront des alertes instantanées lorsqu'ils trouveront des différences entre les deux. L'ensemble du processus prend environ une minute pour chaque champ observé.

Chaque objet observé par le LSST sera catalogué dans une base de données qui avec le temps gonflera à 15 pétaoctets (15 millions de gigaoctets). L'équipe de gestion des données, qui compte environ 100 membres, s'attend à ce que l'apprentissage automatique et d'autres outils aident les utilisateurs à passer au crible les données. « Nous avons encore du travail à faire, mais nous avons un peu de temps pour le faire », déclare O’Mullane.

Des membres de l'équipe du LSST posent avec le miroir vierge de 27,5 pieds du télescope en 2008, peu de temps après son moulage à l'Université de l'Arizona. (Howard Lester / LSST)

La liste des événements transitoires comprend des étoiles qui s'éclipsent, des étoiles qui s'assombrissent légèrement lorsque des planètes passent devant elles et des étoiles qui gonflent et s'éteignent comme des cœurs qui battent. Notamment, il comprend également des comètes et des astéroïdes dans le système solaire. Leur suivi pourrait révéler si certains sont sur une trajectoire de collision potentielle avec la Terre. On s'attend à ce que le LSST augmente considérablement l'inventaire des objets connus d'une taille supérieure à 140 mètres (seuil de taille défini par le Congrès pour la planification de mesures de « défense planétaire »).

Les étoiles explosives connues sous le nom de supernovae présentent également un grand intérêt pour les astronomes. Pendant quelques jours ou semaines, une telle explosion titanesque peut éclipser des étoiles beaucoup plus proches, devenant suffisamment brillantes pour être vues de tout l'univers. Certaines supernovas résultent de la mort d'une étoile massive, tandis que d'autres, classées dans le type 1a, sont dues à la destruction d'un petit noyau stellaire mort connu sous le nom de naine blanche. Les astronomes tentent toujours de comprendre les processus exacts qui alimentent les deux variétés.

« Quand vous voyez une ou plusieurs de ces choses, vous les comprenez comme des nouveautés », explique Federica Bianco. « Dans le passé, vous verriez peut-être une supernova par siècle et ce serait quelque chose d'étonnant qui vous ferait vous demander si l'Apocalypse était imminente. Aujourd'hui, le tarif est d'environ 10 par nuit. Mais le LSST devrait voir un millier de supernovas par nuit.”

Bianco, qui a participé à plusieurs petits relevés du ciel nocturne, a combattu plusieurs combats en tant que boxeuse professionnelle (elle a une fiche de 4-1 avec deux KO). "C'est très primitif mais très simple", dit-elle à propos de la boxe. « Le succès réside dans les détails, la capacité à rester calme lorsque la situation autour de vous semble chaotique. » En plus de diriger la collaboration scientifique parfois chaotique du LSST, elle dirige également le sous-groupe consacré aux phénomènes transitoires.

Le catalogage des supernovas est un outil important pour apprendre la nature et la distribution de l'énergie noire. Le LSST verra des supernovas de type 1a dans des galaxies situées à des milliards d'années-lumière, ce qui signifie que les astronomes les observeront à différents moments de l'évolution de l'univers. Ces étoiles explosent toutes avec la même luminosité caractéristique, de sorte que mesurer leur luminosité apparente est un moyen pratique de déterminer leur distance. Et connaître leur distance révèle à quelle vitesse l'univers s'étendait à cause de l'attraction de l'énergie noire à différentes époques du passé.

« Les mesures sont toutes difficiles », déclare Rachel Mandelbaum, qui a passé sa carrière à observer l'univers aux plus grandes échelles. “Mais il est utile d'avoir plusieurs façons d'obtenir l'expansion de l'univers et la distribution de la matière noire.”

La lumière provenant d'étoiles et de galaxies lointaines frappe le grand miroir primaire, rebondit jusqu'à un miroir secondaire incurvé, redescend vers un troisième miroir situé à l'intérieur du primaire (partageant le même morceau de verre), puis revient enfin vers le télescope appareil photo de trois tonnes. (LSST / NSF / AURA)

Une autre technique utilise un phénomène connu sous le nom de lentille gravitationnelle faible, causée par la lumière passant à travers les nuages ​​et les filaments de matière noire. L'effet est cependant subtil, il est donc presque impossible à voir. Les astronomes doivent voir de nombreuses galaxies (le LSST devrait en cartographier 10 milliards, "plus de galaxies qu'il n'y a d'humains sur Terre", dit Kahn) et utiliser des techniques statistiques pour découvrir ce qui se passe réellement. Avec suffisamment d'observations à des distances variables, ils espèrent cartographier l'« agglutination » de la matière, y compris la matière noire, intervenant entre la Terre et les galaxies éloignées.

Cela, à son tour, donne un aperçu de « comment la structure cosmique s'est développée au fil du temps », explique Mandelbaum. Des lentilles faibles et d'autres techniques ont montré que la matière noire se rassemble en longs filaments, formant un "réseau cosmique". Des nuages ​​d'hydrogène et d'autres éléments sont attirés par ce réseau de matière noire. Là où les brins de la toile se croisent, les nuages ​​se sont effondrés pour donner naissance aux galaxies.

Le LSST devrait fournir des mesures de la structure cosmique au cours des neuf derniers milliards d'années environ, ce qui est bien plus long que les mesures effectuées par les précédents relevés à lentilles faibles. La technique complétera les observations de supernova du LSST, a déclaré Mandelbaum. “Lorsque vous mettez ces deux ensemble, c'est assez puissant.”

Ce ne sont là que quelques-unes des choses que les astronomes attendent de leur nouvel observatoire après toutes ces années de planification : des astéroïdes potentiels traversant la Terre à la structure de la taille d'un univers. Et ce sont des choses que les astronomes connaître chercher. « Quand vous sortez les choses connues et regardez ce qu'il en reste », dit Kahn, « nous pourrions avoir cent mille objets par nuit. » C'est énorme.

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Cette histoire est une sélection du numéro d'avril/mai du magazine Air & Space


D I R A C I n s t i t u t e

Introduction et objectifs

Le Legacy Survey of Space and Time (LSST) est une prochaine enquête du ciel qui vise à mener une enquête longitudinale de 10 ans dans laquelle les réponses aux questions ouvertes sur la matière noire, l'énergie noire, les astéroïdes dangereux et la formation et la structure de la Voie lactée seront être recherché. Pour trouver ces réponses, l'observatoire Vera C. Rubin imagera, en haute qualité, l'intégralité du ciel nocturne toutes les trois nuits. On estime qu'au cours des 10 années d'exploitation, il fournira un total de 500 pétaoctets (Po) de données. Rubin produira 20 To de données par nuit, générant un pétaoctet de données en un mois et demi. À titre de comparaison, le plus grand ensemble de données astronomiques publié à ce jour est le Pan-STARRS (PS) Data Release 2 (DR2). PS DR2 est le résultat de près de 4 ans d'observations et mesure 1,6 PB en taille.

Les catalogues scientifiques, sur lesquels la plupart des travaux scientifiques seront effectués, sont produits par un pipeline de réduction d'image qui fait partie de la base de code de Rubin appelée Science Pipelines. Alors que Rubin Science Pipelines tente d'adopter un ensemble d'algorithmes et de métriques de traitement d'images qui couvrent autant d'objectifs scientifiques que possible, et tandis que Rubin mettra de côté 10% de sa puissance de calcul à partager par les membres de la collaboration pour un (re)traitement supplémentaire , Rubin ne peut garantir une couverture absolue de tous les cas scientifiques imaginables. Les cas scientifiques pour lesquels Science Pipelines produisent des mesures sous-optimales pourraient nécessiter un retraitement supplémentaire, de même que certains cas scientifiques pourraient nécessiter un traitement complètement différent.

Permettre le traitement des données de pixels sous-jacents est un problème très difficile, car pour ces volumes de données, une grande infrastructure de support et de calcul est requise. Sans une infrastructure considérable, il sera également impossible de vérifier de manière indépendante si les mesures de Science Pipelines sont biaisées ou non. En pensant à l'avenir, Rubin ne sera probablement pas le dernier, ni le seul de ce type, à effectuer une étude du ciel à grande échelle. La reproductibilité et la répétabilité sont nécessaires pour maximiser la convivialité et l'impact des données Rubin.

Si le retraitement/traitement des données de pixels était accessible à un plus grand nombre d'astronomes, cela aurait sans aucun doute un impact positif sur la partageabilité, la répétabilité et la reproductibilité à l'avenir et aurait, en général, un impact positif sur le type et la quantité de science pouvant être réalisée avec de telles données. De plus, en raison de la façon dont les pipelines scientifiques sont mis en œuvre, tout cela s'applique à d'autres instruments tels que Sloan Digital Sky Survey (SDSS), Dark Energy Camera (DECam), Hyper Suprime-Cam (HSC), PS et plus encore…

La modélisation des workflows astronomiques après l'approche adoptée par l'industrie informatique qui a, dans de nombreux cas, largement dépassé les volumes de données de Rubin et l'adoption de solutions basées sur le cloud nous permet de résoudre certaines de ces tensions. Au lieu de maintenir notre propre infrastructure informatique, nous en louons une à moindre coût. Au lieu d'héberger des ensembles de données sur notre propre infrastructure, où une disponibilité égale à haut débit pour tous les utilisateurs peut être difficile à atteindre, nous les hébergeons dans l'un des nombreux services de stockage offerts par les fournisseurs de services cloud, qui ont été conçus pour fournir un accès haut débit à n'importe qui à à toute heure.

L'équipe Rubin Data Management (DM) est consciente de ces problèmes et a mandaté un groupe de validation de principe (PoC) Amazon Web Services (AWS) pour déterminer quelles sont les modifications de base de code requises pour permettre l'utilisation des services cloud, afin de déterminer si un déploiement cloud de Data Release Production (DRP) est faisable, pour mesurer ses performances, déterminer le coût final de l'étude d'autres options cloud plus natives pour certains composants du système qui sont difficiles à développer et/ou à maintenir. Le plan et ses phases ont été décrits dans le document DMTN-114. Les membres du groupe et les notes des réunions bihebdomadaires peuvent être consultés sur les pages AWS PoC Confluence.

Architecture de gestion de données Rubin

Le Data Butler est l'abstraction globale d'E/S de données à travers laquelle tous les accès aux données Rubin sont médiés. L'objectif principal du Data Butler est d'isoler l'utilisateur final de l'organisation des fichiers, des types de fichiers et des mécanismes d'accès aux fichiers associés en exposant les ensembles de données comme, principalement, des objets Python. Les ensembles de données sont référencés par leurs identifiants uniques, ou par un ensemble de références d'identification, qui sont ensuite résolus via un registre qui correspond aux identifiants ou références des ensembles de données, à l'emplacement, au format de fichier et à l'objet/type Python que l'ensemble de données doit être lire comme. Un jeu de données peut être entièrement contenu dans un seul fichier, mais il est souvent composé de données combinées fournies par plusieurs sources.

Le diagramme d'architecture de Data Butler montrant comment les deux composants principaux, le registre et le magasin de données, sont liés les uns aux autres.

Data Butler se compose de deux abstractions interactives mais distinctes : le magasin de données et le registre. Le système qui persiste, lit et modifie potentiellement les sources de données, c'est-à-dire les fichiers, comprenant un ensemble de données est appelé un Datastore. Un registre contient les métadonnées, les relations et la provenance des ensembles de données gérés.

Le registre est presque toujours soutenu par une base de données SQL et le magasin de données est généralement soutenu par un système de fichiers partagé. L'un des principaux objectifs d'AWS POC était de mettre en œuvre et d'étudier les problèmes liés à un magasin de données soutenu par S3 et à un registre soutenu par PostgreSQL.

Au moment de la rédaction de cet article, la mise en œuvre de Data Butler est appelée Generation 2 Butler. Generation 3 Butler est la version révisée et réimplémentée du Generation 2 Butler qui intègre de nombreuses leçons apprises lors de la mise en œuvre et de l'utilisation de Gen. 2 Data Butler. La description fournie ci-dessus et le travail décrit ci-dessous sont tous effectués à l'aide de Gen. 3 Butler. Le majordome Gen. 3 devrait remplacer le majordome Gen. 2 d'ici la mi-2020.

Implémentation d'un magasin de données S3 et d'un registre PostgreSQL

Science Pipelines accède aux données uniquement via le majordome, donc le mécanisme d'accès aux fichiers est complètement opaque pour Science Pipelines. L'écriture d'une banque de données et d'un registre pouvant s'interfacer avec les services cloud appropriés permet efficacement à l'ensemble du DRP de s'exécuter tout en stockant, en lisant et en interrogeant les relations directement à partir des services cloud.

Comme mentionné précédemment, AWS a été choisi comme fournisseur de services cloud pour ce projet. AWS est l'un des principaux fournisseurs de services cloud avec la plus large sélection de différents services proposés. Le choix d'AWS s'est principalement fait en raison de son prix bon marché et de sa grande popularité, et donc de son support. Les services AWS sont des interfaces via leur module SDK Python officiel appelé « boto3 ». La moquerie de ces services, à des fins de test, a été réalisée en utilisant la bibliothèque « moto ». Le service AWS S3 devait sauvegarder le magasin de données et le service RDS pour le registre.

S3 : Service de stockage simple

S3 est le stockage d'objets fourni par AWS. Contrairement aux systèmes de fichiers plus traditionnels qui gèrent les données sous forme de hiérarchie de fichiers ou de blocs de données au sein de secteurs et de secteurs, le stockage d'objets gère les données sous forme d'objets. Cela permet le stockage de quantités massives de données non structurées où chaque objet comprend généralement les données, les métadonnées associées et est identifié par un identifiant unique au monde.

S3, en particulier, promet une durabilité de 99,999999999\% car le téléchargement d'un objet sur celui-ci le stocke automatiquement sur plusieurs systèmes, garantissant ainsi également l'évolutivité et les performances. Les objets peuvent être stockés dans des collections appelées Buckets à des fins administratives plus faciles. Les autorisations d'accès, de lecture, d'écriture, de suppression et autres peuvent être gérées au niveau du compte, du compartiment ou de l'objet individuel. La journalisation est disponible pour toutes les actions au niveau du compartiment et/ou à la granularité de l'objet individuel. Il est également possible de définir et d'émettre des conditions d'alerte complexes sur des Buckets ou des objets pouvant déclencher l'exécution d'actions ou de workflows arbitraires.

Service de base de données relationnelle (RDS) et PostgreSQL

PostgreSQL est l'un des systèmes de bases de données relationnelles open source les plus populaires disponibles. Le choix d'opter pour PostgreSQL était basé sur le fait qu'il s'agit d'un logiciel open source très populaire et bien pris en charge qui ne souffre d'aucun frais de licence supplémentaires généralement associés aux logiciels propriétaires. De plus, une prise en charge plus large des systèmes de gestion de bases de données relationnelles (SGBDR) était souhaitée car, à l'époque, les registres mis en œuvre étaient soutenus par SQLite, une base de données open source mais relativement pauvre en fonctionnalités, et Oracle, un SGBDR puissant mais propriétaire. Pour lancer et configurer les RDB, AWS Relational Database Service (RDS) a été utilisé.

S3Datastore

La première implémentation provisoire du magasin de données S3 a été écrite en mars 2019. L'implémentation provisoire a révélé un problème majeur avec la façon dont l'identificateur de ressource uniforme (URI) était manipulé. Après de longues discussions et un exemple de réimplémentation appelé S3Location pour démontrer les problèmes, en mai 2019, une nouvelle classe ButlerURI a résolu les problèmes. Lors de la mise en œuvre initiale du Butler, il a été supposé qu'un système de fichiers partagés est le seul mécanisme de banque de données qui sera utilisé. Chaque appel à la fonctionnalité du système d'exploitation dans le module Butler devait être modifié vers la nouvelle interface (Butler, Config, ButlerConfig, YAML Loader, etc.). Naturellement, maintenant que cette interface existe, il sera beaucoup plus facile de modifier les fonctionnalités existantes et d'adapter le code à l'avenir.

Les formateurs, les interfaces qui construiraient des objets Python à partir des données des fichiers, ont également reçu une révision. Des modifications ont été apportées à presque tous les formateurs (JsonFormatter, PickeFormatter, YamlFormatter, PexConfigFormatter et la classe abstraite générique Formatter) dans la base de code de gestion des données. Les changements leur ont permis de construire des objets non seulement à partir de fichiers, mais aussi en désérialisant à partir d'octets. Étant donné que de nombreux objets de la base de code Rubin prennent en charge la sérialisation en octets, presque aucun d'entre eux n'a besoin d'être téléchargé et enregistré dans un fichier temporaire avant l'ouverture, mais peut être construit à partir de la mémoire à la place. Cela s'applique plus généralement qu'à AWS également. Par exemple, en raison des modifications apportées, le téléchargement des données via une requête HTTP évite d'avoir à conserver les données localement.

Le magasin de données S3 a été accepté et fusionné dans la branche principale peu de temps après celui du PR-179. L'implémentation du magasin de données S3 a démontré que des portions importantes du code du magasin de données sont, ou peuvent être rendues, plus générales. Cela a entraîné une refactorisation majeure du code pour éviter la duplication de code, laissant la base de code plus propre à la fin.

Registre PostgreSQL et RDS

Lorsque le groupe AWS PoC a démarré, le registre soutenu par Oracle était un nouvel ajout au code DM. Parce qu'Oracle et PostgreSQL sont très similaires d'un point de vue normatif, la mise en œuvre initiale du registre PostgreSQL était basée sur celui-ci. SQLAlchemy a été utilisé pour s'interfacer avec les DBAPI. Il y avait un nouveau problème et un problème déjà connu qui affectait le nouveau registre. L'une était la convention de nommage des tables en cas de chameau, où ni Oracle ni PostgreSQL n'autorisent les noms de table ou de colonne en majuscules. L'autre manquait de compilateurs d'expressions SQL pour les vues, qui ne sont pas correctement créés par SQLAlchemy ni pour PostgreSQL ni Oracle RBMS. Une fois les compilateurs de vues écrits, le registre PostgreSQL a été réimplémenté en termes de classe de registre SQL plus générale.

L'un des plus gros problèmes lors du développement était la complexité du modèle de données. Parce que les données sont si difficiles à prendre une décision que les tests d'intégration sont exécutés sur des données réelles préparées à la main. Ces données sont généralement regroupées dans un module d'intégration continue nommé d'après l'instrument qui les a enregistrées, le module canonique étant le ci_hsc contenant les données créées par l'Hyper Suprime-Cam sur le télescope Subaru. Pour exécuter les tests d'intégration, les registres SQLite existants ont été migrés vers PostgreSQL en juillet et le pipeline de traitement a été exécuté sur celui-ci.

Les tests d'intégration ont révélé un problème majeur. Comme cela a été décrit ci-dessus, les ensembles de données peuvent en fait consister en plusieurs blocs de construction différents, chacun étant également traité comme un ensemble de données. Cela signifie que si certains traitements produisent un nouvel ensemble de données et sont ingérés dans le référentiel de données, on ne sait pas à l'avance si l'ensemble de données, ou l'une de ses parties constitutives, existe déjà dans le registre. Au lieu d'émettre de nombreuses requêtes de sélection pour vérifier l'existence, le code DM s'est plutôt appuyé sur la capture des échecs de contrainte de clé unique, primaire et étrangère pour détecter ces cas extrêmes. Une annulation de la transaction unique ayant échoué est émise et seules les parties de l'ensemble de données qui sont nouvelles seraient alors insérées. Il s'agissait d'une optimisation intentionnelle car la majorité des opérations d'ingestion ingèrent de nouveaux ensembles de données, par conséquent, de telles contraintes sont rarement déclenchées.

Dans PostgreSQL, cependant, si une seule instruction dans une transaction échoue, toutes les instructions précédentes et futures de cette transaction sont également invalidées. Cela signifie qu'en cas d'échec, il serait nécessaire d'exécuter également toutes les instructions précédemment exécutées dans cette transaction, puis de réparer l'instruction cassée et de la réexécuter. Techniquement parlant, cela semble suivre de plus près les normes SQL, mais presque aucun des autres SGBDR ne l'implémente de cette manière.

Une solution provisoire, basée sur l'émission d'une instruction de point de sauvegarde entre chaque instruction SQL, puis sur l'émission d'une annulation explicite vers ce point de sauvegarde, qui fonctionne pour tous les registres actuellement implémentés, a été implémentée dans PR-190 et une solution plus complète, basée sur SQL en cas de conflit. déclarations, a été mis en œuvre dans PR-196. L'implémentation du registre PostgreSQL a été fusionnée dans la branche principale de Gen. 3 Butler dans PR-161.

Problèmes de performances RDS

Ce que nous voulons au final, c'est pouvoir exécuter le DRP complet sur un jeu de données, sur un cluster d'instances AWS, en utilisant les services AWS S3 et RDS. Ignorant légèrement la façon dont nous avons réalisé cette exécution et la façon dont le workflow est exécuté, il y a une leçon importante concernant les vues PostgreSQL qui a été apprise et que je souhaite partager.

Le flux de travail DRP est défini par un graphe acyclique dirigé (DAG). Le Rubin DAG, appelé QuantumGraph, est essentiellement un fichier XML qui définit l'ordre d'exécution des commandes, leurs exigences de calcul ainsi que les ensembles de données dont ils ont besoin et les ensembles de données qu'ils produisent. De cette façon, aucune des commandes qui nécessitent des données produites par une autre commande ne sera exécutée avant elle, et aucune des commandes ne s'exécutera sur des instances avec des ressources insuffisantes.

Le QuantumGraph est créé en émettant une très grande instruction SQL qui, en fait, crée un produit cartésien entre plusieurs, des 15 ou plus, tables du registre. À partir de ce produit, il sous-sélectionne ensuite les ensembles de données pertinents, en fonction des tâches définies dans la configuration du workflow, et crée le DAG XML. Les résultats sont ensuite analysés en Python et une multitude de petites requêtes de suivi différentes sont émises. Ce flux de travail diversifié présente un défi très difficile dans l'optimisation de la base de données. Pourtant, l'équipe Rubin DM rapporte qu'il leur faut en moyenne 0,5 à 1,5 h pour créer des QuantumGraphs pour des ensembles de données plus volumineux sur leur infrastructure, la différence étant attribuée à la complexité du flux de travail. Lors de nos tests, nous n'avons pas été en mesure de créer même les graphiques Quantum les plus simples, même en doublant les ressources disponibles, et avons été contraints d'abandonner plusieurs fois après plus de 30 heures d'exécution.

Le manque de performances ne semblait pas lié aux limitations matérielles mais plutôt à celles de SQL. Une inspection plus poussée a ensuite révélé que la faute résidait dans les vues PostgreSQL. PostgreSQL et Oracle collectent régulièrement des statistiques sur les objets de base de données utilisés dans les requêtes. Ces statistiques sont ensuite utilisées pour générer des plans d'exécution. Ces plans d'exécution sont ensuite souvent mis en cache. Cela se traduit en général par des gains de performances. Mais comme Butler génère tout le SQL de manière dynamique, il n'y a aucune garantie qu'un plan d'exécution mis en cache ou même préparé puisse être exécuté. Dans PostgreSQL, bon nombre de ces optimisations échouent. Lorsque les vues font partie d'instructions plus larges, elles sont souvent complètement matérialisées, même si les instructions externes sont soumises à des contraintes strictes.

La pénalité de performance était débilitante là où même une simple requête telle que :

a pris jusqu'à 12 secondes (pour 4 résultats !). Après avoir déplacé les vues vers des vues matérialisées et ajouté des déclencheurs pour recréer les vues matérialisées sur tout insert qui les mettrait à jour, la même instruction s'exécute en 0,021 milliseconde. Cependant, même après les changements, les QuantumGraphs les plus simples prenaient encore 40 minutes à 1h à créer. L'indexation et plusieurs autres optimisations liées à la mémoire ont ensuite réduit le temps nécessaire pour créer un QuantumGraph pour un tract entier (un petit sous-ensemble d'une nuit) à moins de 2 minutes. Récemment, le schéma SQL et le modèle de données pour les registres ont été retravaillés et complètement réimplémentés, supprimant complètement les vues du schéma.

Qu'est-ce que cela nous apporte et que pouvons-nous en faire?

Le traitement est appelé via la commande pipetask, expliquée ci-dessous. Les journaux de sortie montrent les étapes d'étalonnage effectuées avec leurs métriques mesurées.

Tout cela nous donne la possibilité d'exécuter Science Pipelines (suppression de signature d'instrument, caractérisation d'image, calibrage d'image, détection de source, différenciation d'image, coaddition…) est hébergé dans un compartiment S3 et le registre est soutenu par une base de données RDS PostgreSQL. Les modifications de code décrites ci-dessus nous donnent cette capacité, nativement à partir des pipelines Rubin Science eux-mêmes. Maintenant que le traitement peut s'exécuter à partir d'une seule machine, nous voulons apprendre comment nous pouvons utiliser les ressources du cloud pour faire évoluer et traiter de nombreux ensembles de données simultanément.

Mise à l'échelle du traitement.

Le deuxième effort majeur du groupe AWS POC s'est concentré sur la façon dont nous adaptons le traitement dans le cloud à des clusters d'instances de taille (raisonnablement) arbitraire. Ce problème est multiforme. Une partie du problème a déjà été brièvement décrite ci-dessus : comment organiser l'exécution de sorte qu'aucune action, qui nécessite les produits d'une ou plusieurs actions précédentes, ne soit exécutée avant la fin des actions précédentes. Une autre facette du problème est de savoir comment acquérir automatiquement des ressources de calcul dans le cloud et comment configurer lesdites instances.

Flux de travail du pipeline scientifique

En bref, le DPR était déjà imaginé comme une exécution de graphe acyclique dirigé (DAG). Pour exécuter un flux de travail, les utilisateurs ciblent des ensembles de données et une ou plusieurs tâches différentes telles que l'étalonnage, la détection de source, etc. Chaque tâche peut recevoir une configuration et l'ensemble du pipeline reçoit des informations générales sur le référentiel de données, telles que la racine du magasin de données est et à quel URI le registre peut-il être connecté. Toutes ces configurations sont fournies au format YAML. La machinerie de workflow produit les dépendances et crée un DAG simple qui est ensuite exécuté. Le Rubin DAG est appelé QuantumGraph et son rôle est d'organiser l'ordre dans lequel le traitement doit se produire. La commande invoquant toute cette machine s'appelle une pipetask pour montrer que ce n'est pas aussi effrayant qu'il y paraît, voici un exemple :

Dans ce cas, nous ciblons une seule tâche - la tâche de suppression de la signature de l'instrument. Notez que le référentiel de données n'a pas besoin d'être local mais qu'il est possible de cibler la configuration hébergée sur S3.

HTCondor et condor_annex

HTCondor est un logiciel de calcul distribué open source populaire. Simplifié, il s'agit d'un ordonnanceur qui exécute les travaux soumis à sa file d'attente. Chaque travail a un script de soumission qui définit dans quelle file d'attente il est placé, quelles sont les exigences en ressources des travaux, où les erreurs doivent-elles être redirigées, etc. Les environnements typiques dans lesquels HTCondor est le plus souvent exécuté sont des ressources de calcul co-locales avec un partage, ou en réseau, systèmes de fichiers.

Heureusement, les clusters HTCondor peuvent être configurés de manière très flexible. Un module appelé condor_annex étend les fonctionnalités typiques de HTCondor en ajoutant des ressources cloud. Il ne prend actuellement en charge qu'AWS, mais Google Compute Engine et Microsoft Azure seront mis en œuvre sous peu. En utilisant condor_annex, nous pouvons tirer parti du service de calcul élastique (EC2) d'AWS pour obtenir des ressources de calcul sur lesquelles les tâches de la file d'attente de HTCondor peuvent s'exécuter.

Exemple de sortie d'état du terminal d'un cluster de condor utilisant des instances de calcul EC2 exécutant un DAG soumis via Pegasus.

Pour exécuter le QuantumGraph sur le cluster fourni par condor_annex, un système de gestion de flux de travail appelé Pegasus est utilisé. À l'avenir, à mesure que le flux de travail pipetask mûrira, ce package pourrait ne plus être requis, mais pour l'instant, considérez-le comme l'interface qui convertit le QuantumGraph en scripts de soumission et les ajoute à la file d'attente de cluster de HTCondor dans le bon ordre.

Statut Pegasus détaillant le DAG en cours d'exécution. Le flux de travail traite les images brutes en expositions calibrées.

La configuration du cluster HTCondor peut être assez fastidieuse et compliquée, de sorte que le groupe AWS POC propose des Amazon Machine Image(s) (AMI) pré-préparées qui contiennent Rubin Stack, Pegasus et HTCondor avec condor_annex pré-installé et configuré. Si vous souhaitez voir comment la configuration est effectuée, ou répliquer la configuration vous-même, consultez les documents d'accompagnement sur la configuration des environnements Amazon Linux 2 ou Centos 7, puis suivez le guide de configuration HTCondor et condor_annex.

Une AMI est en fait une image du système que vous souhaitez présenter sur l'instance EC2 après son démarrage. Il prescrit le système d'exploitation, le logiciel, tous les packages installés supplémentaires et les données qui existeront sur cette instance. Les AMI sont basées sur HVM et devraient fonctionner sur tous les types d'instances EC2, mais elles sont encore un produit précoce et peuvent être partagées au cas par cas. Contactez dinob sur uw.edu pour accéder aux AMI.

Conclusion

Au moment de la rédaction de cet article, l'évolutivité, la tarification et la convivialité sont toujours en cours d'évaluation.Les conclusions finales seront rapportées dans DMTN-137 mais les résultats préliminaires et le comportement sont très prometteurs.

Une démonstration de 35 personnes a eu lieu le 8 novembre à l'atelier Kavli Petabytes to Science à Cambridge, MA. Les détails de la démo, ainsi que des explications plus détaillées du workflow accompagnées d'images, sont disponibles sur le site du tutoriel. Chaque participant a créé son propre cluster de 10 instances et exécuté un workflow de 100 tâches basé sur les données ci_hsc. Le coût total de la démonstration a été

Des tests supplémentaires à plus grande échelle, jusqu'à présent, ont été effectués avec des clusters jusqu'à une centaine de r5.xlarge, m5.xlarge et m5.2xlarge. Ces instances ont 2 à 4 cœurs par instance avec 8 à 32 Go de mémoire sur lesquels des ensembles de données de la taille d'un tract ont été traités. Un tract est une petite sous-sélection d'une exécution Rubin nocturne entière. D'autres tests de mise à l'échelle et de tarification seront exécutés jusqu'à une exécution nocturne complète, au cours de laquelle des caractéristiques de performance et une tarification plus qualitatives pourront être établies.

AWS PoC a montré qu'il n'est pas impossible, et qu'il n'est pas non plus beaucoup plus difficile d'exécuter le DRP Rubin dans le cloud par rapport à la configuration d'une ressource de calcul locale. Les tests préliminaires indiquent que le cloud a définitivement un potentiel d'évolutivité significative tout en restant abordable. Compte tenu de la variété des problèmes mentionnés dans l'introduction, il est pour l'instant presque certain qu'une telle fonctionnalité serait souhaitable et acceptée dans la communauté.

Un autre résultat important d'AWS PoC a été l'exercice du code DM. Lors de la mise en œuvre de la prise en charge d'AWS dans le code DM, nous avons découvert de nombreuses hypothèses formulées dans le code DM. Bon nombre de ces hypothèses limitaient non seulement la mise en œuvre du support AWS, mais rendaient également le majordome moins flexible que nécessaire. Même si l'aspect cloud n'est pas approfondi, le simple fait de relater les contributions apportées en retour a valu la peine de cet exercice. À la suite du travail des groupes AWS PoC, la base de code de Butler est plus générale et flexible qu'elle ne l'a commencé.


Qu'est-ce que le LSST maintenant? Où s'arrête le LSST et où commence l'observatoire Vera C. Rubin ? - Astronomie

Examen conjoint de la situation, virtuel

Réunion du Conseil de gestion AURA pour l'Observatoire Rubin (AMCR), virtuelle

NOTICIAS DEL PROYECTO Y DE LA CIENCIA

La inscripción para el Taller del Proyecto y Comunitario Rubin 2021 (PCW) se encuentra abierta, y se llevará a cabo de manera virtual del 9 al 13 de agosto. Mas detalles y el enlace para registrarse se encuentran en el sitio web de la reunión.

Felicitaciones al equipo de Calidad de Ciencia e Ingeniería de Confiabilidad (SQuaRE) de Gestión de Datos que recientemente recibió el premio “2021 Built on InfluxDB Award for Best Application” por la Base de Datos de las Instalaciones de Ingeniería (EFD) del Observatorio El equipo de SQuaRE construyó el EFD para que sirva como repositorio central de datos de telemetría de diferentes subsistancemas relacionados con la instalación de Rubin en el cerro, y está impulsado por InfluxDB, unea base de datos de serie temporal. Se pueden encontrar más detalles sobre el premio aquí.

El equipo de Gestión de Datos está buscando retroalimentación de la comunidad sobre los planes de desarrollo de Rubin para las funciones de la serie temporal que calculará bajo alerta y lanzamientos de datos de curvas de luz, como se explica en esta nota técnica. Les détails sont disponibles sur community.lsst.org.

La escotilla en el piso del septimo nivel del edificio de la instalación en el cerro, ha recibido importantes mejoras diseñadas por el Ingeniero Mecánico de Rubin, Mario Rivera. Esta escotilla proporcionará acceso cuando se levanten grandes piezas desde el nivel del suelo hasta el nivel del piso de la cúpula, utilizando el puente grúa de la cúpula que fue instalado recientemente. La escotilla también proporciona un medio alternativo para izar la Cámara o el Espejo Secundario (M2) hasta el nivel del suelo o hasta el telescopio en el caso poco probable de que la plataforma elevadora (la cual requiere que las un piezas estén no sobre) esté disponible o en funcionamiento. Les photos de l'escotilla sont disponibles dans la galerie.

Identificar la cadencia óptima para la Investigación de Espacio-Tiempo para la Posteridad (LSST) para una amplia gama de objetivos científicos es un desafío. Como parte del diseño de la investigación y del proceso de caracterización, el Observatorio Rubin involucró a la comunidad científica de LSST solicitando informes técnicos y "Notas de cadencia". The Astrophysical Journal Supplements prépare la publication d'une édition de Focus Issue sobre el trabajo de la cadencia de Rubin LSST. Todos están invitados a enviar sus informes relacionados con notas de cadencia que fueron recientemente entregadas o trabajos inéditos relacionados con los informes técnicos de 2018. de los factores que influyeron en el diseño de la investigación, que servirán como una guía para investigaciones futuras que pueden encontrarse con varios de los mismos problemas que enfrenta el Observatorio Vera C. Rubin. Debe entregar su trabajo a través del portal ApJS para que sea considerado para este Focus Issue. Pour favoriser l'inclusion d'une note en la portada que diga "esta entrega es para que se considere para el ApJS Rubin Cadence Focus Issues."

El personal destacado del mes de junio se encuentra en este enlace Conozca más sobre sus colegas Andy Clements, Jeff Kantor, Nate Lust, Michael Reuter, Rafe Schindler et Christine Soldahl.

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Se han distribuido invitaciones a los científicos y estudiantes que fueron seleccionados para participar en Data Preview 0 (DP0), que comienza a mediados de este mes Todos los interesados ​​en DP0 han sido notificados por correo electrónico indicando si fueron para sleccionados o la liste de l'espérance. Environ 100 personnes ont été acceptées sur invitation pour une liste disponible en community.lsst.org (es necesario iniciar session).

ANUNCIOS DE PERSONNEL

Un nuevo puesto se encuentra available para Técnico en Electrónico en Chile. El manejo del idioma anglais es bienvenido, pero no es un requisito. Los detalles (en español) sont disponibles sur la page de contratación de Rubin.


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Ses données alimenteront le Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time (LSST) - un catalogue de plus de galaxies qu'il n'y a de personnes vivantes sur Terre et des mouvements d'innombrables objets astrophysiques.

À l'aide de la caméra LSST, l'observatoire créera le plus grand film astronomique de tous les temps et fera la lumière sur certains des plus grands mystères de l'univers, notamment la matière noire et l'énergie noire.

"Cette réalisation est l'une des plus importantes de l'ensemble du projet d'observatoire Rubin", a déclaré Steven Kahn, directeur de l'observatoire au SLAC.

Le plan focal complet de la future caméra LSST mesure plus de 60 cm de large et contient 189 capteurs individuels qui produiront des images de 3 200 mégapixels. Les équipes du SLAC ont maintenant pris les premières images avec elle

SPÉCIFICATIONS DE LA CAMÉRA LSST

3200 mégapixels (3,2 milliards de pixels)

Dimensions : environ 5,5 pieds (1,65 m) sur 9,8 pieds (3 m)

"L'achèvement du plan focal de la caméra LSST et ses tests réussis sont une énorme victoire de l'équipe de la caméra qui permettra à l'observatoire Rubin de fournir une science astronomique de nouvelle génération."

Les premières images prises avec les capteurs étaient un test du plan focal de la caméra, dont l'assemblage s'est achevé au SLAC en janvier.

Le plan focal de cet appareil photo est similaire au capteur d'image d'un appareil photo numérique grand public ou à l'appareil photo d'un smartphone.

Il capte la lumière émise ou réfléchie par un objet et la convertit en signaux électriques qui sont utilisés pour produire une image numérique.

Cependant, ce plan focal fait plus de deux pieds de large et contient 189 capteurs individuels qui produisent des images de 3 200 mégapixels.

Deux pieds, c'est énorme par rapport au capteur d'imagerie de 1,4 pouce de large d'un appareil photo grand public plein format et assez grand pour capturer une partie du ciel de la taille de 40 pleines lunes, ou repérer une balle de golf dans une image à 15 miles un moyen.

Une fois terminé, les capteurs d'imagerie de la caméra devraient être capables de détecter des objets 100 millions de fois plus sombres que ceux visibles à l'œil nu – une sensibilité qui permettrait aux humains de voir une bougie à des milliers de kilomètres.

Au cours des prochains mois, l'équipe Caméra LSST intégrera les composants restants de la caméra, y compris les objectifs, un obturateur et un système d'échange de filtres. D'ici la mi-2021, la caméra de la taille d'un SUV sera prête pour les tests finaux

Le plan focal de la caméra LSST a une surface suffisamment grande pour capturer une partie du ciel de la taille de 40 pleines lunes. Sa résolution est si élevée que vous pourriez repérer une balle de golf à une distance de 15 miles

Le plan focal sophistiqué de la caméra LSST contient également 189 capteurs individuels, ou dispositifs à couplage de charge (CCD), chacun de 16 mégapixels, soit à peu près le même nombre que les capteurs d'imagerie de la plupart des appareils photo numériques modernes.

Des ensembles de neuf CCD et leur électronique de support ont été assemblés en unités carrées, appelées « radeaux scientifiques ».

Au SLAC, l'équipe de caméras a inséré 21 de ces radeaux, plus quatre autres radeaux spécialisés non utilisés pour l'imagerie, dans une grille qui les maintient en place.

Les quatre radeaux spéciaux seront utilisés pour la mise au point de la caméra et la synchronisation du télescope avec la rotation de la Terre.

Pour maximiser la zone d'imagerie, les écarts entre les capteurs sur les radeaux voisins sont inférieurs à cinq cheveux humains.

Les capteurs d'imagerie se fissurent facilement s'ils se touchent et les radeaux coûtent jusqu'à 3 millions de dollars, ce qui signifie que des erreurs lors de la construction auraient été coûteuses.

Les capteurs d'imagerie individuels et l'électronique de support du plan focal de la caméra LSST sont regroupés en unités, appelées radeaux. Il existe deux types d'unités différentes : 21 radeaux carrés (au centre), contenant chacun neuf capteurs, produiront les images pour le programme scientifique de l'Observatoire Rubin. Quatre radeaux spécialisés supplémentaires avec seulement trois capteurs chacun seront utilisés pour la mise au point de la caméra et la synchronisation du télescope avec la rotation de la Terre

« La taille des composants individuels de la caméra est impressionnante, tout comme la taille des équipes qui y travaillent », a déclaré Tim Bond, responsable de l'équipe d'intégration et de test des caméras LSST au SLAC.

"Il a fallu une équipe bien chorégraphiée pour terminer l'assemblage du plan focal, et absolument tous ceux qui y travaillaient ont relevé le défi."

Le plan focal doit également être placé à l'intérieur d'un cryostat, où les capteurs sont refroidis à -150°F - la température de fonctionnement requise.

Après plusieurs mois sans accès au laboratoire en raison de la pandémie de coronavirus, l'équipe caméra a repris son travail en mai avec une capacité limitée.

Ils ont ensuite pris les premières images de 3 200 mégapixels d'une variété d'objets, dont une tête de romanesco – une sorte de brocoli – qui a été choisie pour sa structure de surface très détaillée.

Une autre image, d'une estampe de la gravure sur bois Flammarion à l'origine de 1888 par un artiste inconnu, représentant la quête de l'humanité pour la connaissance de l'univers.

Photo de la gravure Flammarion, souvent utilisée pour invoquer la quête scientifique de la connaissance

Des tests approfondis sont actuellement en cours pour s'assurer que le plan focal répond aux exigences techniques nécessaires pour soutenir le programme scientifique de l'Observatoire Rubin.

Au cours des prochains mois, l'équipe insérera le cryostat avec le plan focal dans le boîtier de l'appareil photo et ajoutera les objectifs de l'appareil photo, y compris le plus grand objectif optique du monde, un obturateur et un système d'échange de filtres pour les études du ciel nocturne en différentes couleurs.

D'ici la mi-2021, la caméra, qui aura la taille d'un SUV, sera prête pour les derniers tests avant de commencer son voyage vers le Chili.

« L'achèvement de la caméra est très excitant, et nous sommes fiers de jouer un rôle aussi central dans la construction de cet élément clé de l'observatoire Rubin », a déclaré JoAnne Hewett, directrice de recherche du SLAC et directrice de laboratoire associée pour la physique fondamentale.

"C'est une étape importante qui nous rapproche beaucoup de l'exploration de questions fondamentales sur l'univers d'une manière que nous n'avions pas pu faire auparavant."

L'observatoire Rubin produira les images les plus larges de l'univers

L'observatoire se trouvera au sommet du Cerro Pachón au Chili à près de 8 700 pieds d'altitude, où les conditions d'observation sont optimales

L'observatoire Vera C. Rubin, dont la construction a commencé en 2015, est un observatoire astronomique actuellement en construction au Chili.

L'objectif du projet de l'Observatoire Vera C. Rubin est de mener le Legacy Survey of Space and Time (LSST) sur 10 ans.

LSST fournira un ensemble d'images et de données de 500 pétaoctets qui répondront à certaines des questions les plus urgentes sur la structure et l'évolution de l'univers et des objets qu'il contient.

Il vise à effectuer une étude en profondeur sur une immense zone du ciel, avec une fréquence qui permet d'obtenir des images de chaque partie du ciel visible toutes les quelques nuits.

Il continuera dans ce mode pendant 10 ans pour réaliser des « catalogues astronomiques » des milliers de fois plus gros que jamais auparavant.

Il se composera d'un miroir de 27 pieds (8,4 m), de la largeur d'un court de tennis pour simple, d'un appareil photo de 3 200 mégapixels

Le plan focal est suffisamment grand pour capturer une partie du ciel de la taille de 40 pleines lunes

L'observatoire Vera C. Rubin générera 20 téraoctets de données chaque nuit.


Planet Nine pourrait être un trou noir, et un nouveau télescope nous le dira

Le trou noir confirmé le plus proche de la Terre est à 1 000 années-lumière – mais pourrait-il y en avoir un qui se cache dans notre propre arrière-cour ? Il a été émis l'hypothèse qu'un petit trou noir pourrait être en orbite autour du Soleil au-delà de Neptune, et maintenant les astronomes ont proposé comment nous pourrions le trouver dans les prochaines années, en utilisant un prochain télescope.

Les franges du système solaire sont jonchées d'objets étranges, et ces dernières années, nous obtenons une image plus claire de ce qui existe. Il y a Arrokoth en forme de bonhomme de neige écrasé, la planète naine excentrique connue sous le nom de Goblin et le monde extrêmement lointain de Farout.

Alors que la plupart de ces planètes naines sont minuscules, il existe des preuves suggérant que quelque chose de beaucoup plus gros se cache dans l'ombre - peut-être une neuvième planète, avec la masse de cinq à dix Terres. Les indices se trouvent dans les orbites stables mais excentriques de ces petits objets marginaux, et dans l'inclinaison du Soleil lui-même.

Mais peut-être que Planet Nine n'est pas une planète après tout ? Une hypothèse apparemment inconnue suggère qu'un petit trou noir pourrait avoir les mêmes effets. Il aurait toujours à peu près la même masse – la valeur de plusieurs Terres – mais le mettrait dans un trou noir de la taille d'un pamplemousse.

C'est une idée intrigante, mais comment feriez-vous pour la prouver, d'une manière ou d'une autre ? Après tout, les recherches se sont avérées vides pour une planète géante – trouver un pamplemousse serait beaucoup plus difficile, sans parler du fait que les trous noirs sont presque invisibles.

Et c'est là qu'intervient la nouvelle étude. Les astronomes de Harvard ont maintenant décrit une méthode pour rechercher ces minuscules trous noirs dans le système solaire externe. La clé serait de faire attention aux moments où ils peuvent éclater, à la suite d'une comète errant trop près et déchirée en lambeaux par l'attraction gravitationnelle.

« À proximité d'un trou noir, les petits corps qui s'en approchent fondront sous l'effet du chauffage de l'accrétion de fond de gaz du milieu interstellaire sur le trou noir », explique Amir Siraj, co-auteur de l'étude. "Une fois qu'ils fondent, les petits corps sont soumis à la perturbation de la marée par le trou noir, suivie d'une accrétion du corps perturbé par la marée sur le trou noir."

Même cela serait difficile à faire normalement, dit l'équipe, car nous aurions besoin de savoir où chercher. Nous ne saurions pas où sur son orbite un tel trou noir pourrait se trouver à un moment donné.

Mais un futur télescope pourrait être parfaitement adapté à la détection de ces éruptions, où qu'elles se produisent. Plutôt que de se concentrer sur un endroit en particulier, l'observatoire Vera C. Rubin photographiera l'ensemble du ciel visible toutes les quelques nuits.

Ce projet est connu sous le nom de Legacy Survey of Space and Time (LSST) et, sur une période de 10 ans, il permettra aux astronomes de suivre le mouvement des objets et les changements de leur luminosité, ainsi que les événements transitoires comme les supernovae.

Le télescope doit être suffisamment sensible et avoir un champ de vision suffisamment large pour vraiment recenser clairement notre voisinage. Le LSST devrait découvrir près de 40 000 nouveaux petits objets dans le système solaire – et nous espérons que Planet Nine, quel qu'il soit, en fera partie.

L'équipe dit que si l'objet mystérieux est un trou noir, le LSST serait plus que capable d'en détecter les éruptions. En fait, l'équipe est suffisamment confiante pour affirmer que son existence serait confirmée ou exclue dans l'année suivant les périodes d'observation commençant en 2023.

Et si « Planet Nine » est bien un trou noir, sa découverte aurait des implications encore plus étranges. On pense que tous les trous noirs actuellement confirmés dans l'univers se sont formés sous la forme de noyaux denses et effondrés d'étoiles massives explosant en supernovae. Mais un petit trou noir avec la masse de quelques planètes serait né d'une manière complètement différente.

Des scientifiques comme Stephen Hawking ont longtemps émis l'hypothèse de l'existence de choses appelées trous noirs primordiaux. Les calculs suggèrent que ces objets auraient été créés dans les secondes qui ont suivi le Big Bang, alors que des poches de matière sont devenues incroyablement denses et se sont effondrées sous leur propre gravité. Assez petits pour tenir dans votre main mais contenant la masse de quelques planètes, ces trous noirs primordiaux pourraient parsemer l'univers, invisibles.

Si des masses hypothétiques et invisibles dans tout le cosmos vous semblent familières, eh bien, il y a une très bonne raison à cela. Ces trous noirs primordiaux sont une explication potentielle de la matière noire énigmatique, mais ont jusqu'à présent échappé à la détection. Donc, si le LSST peut repérer un trou noir primordial dans notre propre arrière-cour, nous pouvons commencer à percer plusieurs mystères de longue date à la fois.

"Cette méthode peut détecter ou exclure des trous noirs de masse planétaire piégés jusqu'au bord du nuage d'Oort, soit environ cent mille unités astronomiques", explique Siraj. "Il pourrait être capable de placer de nouvelles limites sur la fraction de matière noire contenue dans les trous noirs primordiaux."

L'observatoire Vera Rubin est actuellement en construction au Chili, les premières lumières étant attendues d'ici la fin de l'année. Après cela, la course d'observation du LSST devrait commencer en 2023, nous n'aurons donc peut-être plus trop de temps à attendre pour obtenir des réponses.

La recherche a été approuvée pour publication dans Les lettres du journal astrophysique.