Bild: Sensor till Large Synoptic Survey Telescope innan det monterats. Fotograf: Stephen Thorp.

Bakom ansökan står forskare vid OKC från både Fysikum och Institutionen för Astronomi vid Stockholms universitet. Teamet har sedan stärkts ytterligare genom rekryteringen av Ragnhild Lunnan, vars forskning stöds av ett anslag från det Europeiska forskningsrådet (ERC). Sammantaget består gruppen nu av drygt 16 personer inklusive sex seniora forskare, tio doktorander och studenter.

Fakta: Vad är Vera C. Rubin-observatoriet?

Vetenskaplig satsning täcker flera nyckelområden

Ariel Goobar leder tillsammans med Jesper Sollerman och Ragnhild Lunnan arbetet med transienter, främst supernovaexplosioner. Jens Jasche fokuserar på universums storskaliga struktur och utveckling, medan Hiranya Peiris och Mathew Hayes undersöker galaxers egenskaper och deras utveckling över kosmisk tid. Samtliga tekniker används för att studera universums sammansättning, inklusive egenskaperna av mörk materia och mörk energi. Den nya informationen förväntas även leda till fördjupade insikter inom astrofysik, både beträffande galaxernas utveckling och stjärnexplosioner.  

Rymdforskare från hela världen har länge använt sig av teleskopet vid Zwicky Transient Facility (ZTF) som var tredje natt hinner avbilda hela norra halvklotets stjärnhimmel. Systemet identifierar kortlivade händelser som supernovor, och varje natt går nästan en miljon larm ut till forskare som sedan aktiverar andra teleskop för att studera individuella händelser närmare.

Läs mer om ZTF och hur forskare vid Oskar Klein Centre använder sig av observatoriet för att hitta supernovor.

– LSST innebär ett enormt steg framåt jämfört med nuvarande Zwicky Transient Facility (ZTF). Principen är densamma: vi observerar samma himmelsfält upprepade gånger och letar efter förändringar, men LSST erbjuder mycket högre upplösning och större djup. Däremot är observationerna inte lika frekventa, vilket innebär att händelser med korta tidsskalor lättare missas, förklarar Ariel Goobar.

Bild: Spiralgalaxer, interagerande galaxer och mycket mer syns i denna lilla del av den större bilden av Virgohopen som tagits av Vera C. Rubin-observatoriet. Fotograf: NSF–DOE Vera C. Rubin Observatory.

Utforksa fler bilder från teleskopet på Vera C. Rubins hemsida!

En avgörande skillnad mellan LSST och ZTF är att LSST exponerar för en mörkare himmel och därmed kan observera objekt på mycket längre avstånd, medan ZTF fokuserar på ljusstarkare och närmare objekt. Dessutom är skillnaden i storleken på deras speglar markant, med LSST:s 8.4 meter stora primärspegel jämfört med ZTF:s 1.2 meter.

Efter 2026 avslutar OKC sitt samarbete med ZTF, men redan i augusti i år startar ett relaterat projekt med LS4, ett mindre teleskop på södra halvklotet som skannar av samma del av himlen som LSST.

OKC:s engagemang i LSST är även kopplat till det nystartade EDUCATE-centret. Ett excellenscentrum finansierat av Vetenskapsrådet, som syftar till att utforska universums mörka gåtor med hjälp av banbrytande tekniker och analysmetoder.

Satsningen inkluderar även laboratorieforskning om mörk materia. Forskaren Jun-Woo Jeoung från OKC arbetar inom det internationella ALPHA projektet med att hitta Axioner, en hypotetisk partikel som kan lösa gåtan om mörk materia.

Experiment vid laboratoriet i Gran Sasso i Italien, där forskare som Jan Conrad vid OKC är aktiva, kan också komma att bli centrala i arbetet med ytterligare kandidater för mörk materia.

– Vad gäller mörk energi hoppas vi att LSST ska klargöra om dess egenskaper förändras över kosmisk tid eller om de varit konstanta, säger Ariel Goobar.

LSST genererar enorma mängder data

Stephen Thorp (OKC), postdoktor och medlem i LSST Dark Energy Science Collaboration, arbetar med avancerade metoder som använder bredbandsfilter och maskininlärning för att avgöra galaxers rödförskjutning. Behovet är stort, då det helt enkelt inte är praktiskt möjligt att manuellt ta spektra av alla de miljarder galaxer som observeras.

Han ser fram emot att börja använda informationen för utvecklingen av avancerade galaxmodeller:

– LSST:s enorma datamängd och djup kommer inte bara ge oss bättre kosmologiska begränsningar, utan också avslöja nya aspekter av galaxernas mångfald och utveckling. Det är en oerhört spännande tid för astronomisk forskning, säger han.

Tack vare att LSST observerar en så pass stor del av himlen, kombinerat med dess unika djup - förväntas projektet även upptäcka stora mängder gravitationellt linsade supernovor. Ljuset från dessa supernovor färdas väldigt nära galaxer som ligger i förgrunden, och förstärks då ungefär som om det hade passerat genom en gigantisk optisk lins.

Bild: Rendering av LSST (Large Synoptic Survey Telescope) av LSST Project Office.

– Med LSST räknar vi med att kunna upptäcka ungefär en linsad supernova per vecka, en dramatisk förbättring jämfört med tidigare ansträngningar där flera år behövdes för att hitta en enda händelse, säger Ariel Goobar.

Forskare vid OKC utvecklar också metoder för att snabbt identifiera dessa supernovor bland miljontals observationer varje natt. Cameron Lemon vid centret sammanställer en katalog över kända gravitationslinser, vilket kan underlätta identifieringen av framtida linsade supernovor.

– Att kunna urskilja bildpositioner på en bråkdels pixelnivå är viktigt vid identifiering av linsade supernovor. Anledningen är att när vi tar flera bilder av en supernova så kan bilderna skilja sig över tid och med en viss vinkelförskjutning - och därmed uppfattas som små rörelser i bilderna på grund av gravitationslinser, avslutar Ariel Goobar.

Postdoktorerna Aline Chu och Priscila J. Pessi vid OKC framhåller också potentialen med LSST. Chu utvecklar maskininlärningsalgoritmer för att studera Brightest Cluster Galaxies (BCGs) – de mest massiva galaxerna i universum, medan Pessi använder LSST-simuleringar för att förutse hur extremt ljusstarka supernovor kommer att se ut med LSST.

– LSST kommer att revolutionera fältet för transienter och erbjuda möjlighet att studera de mest avlägsna och svaga objekten, som hittills varit svåra att systematiskt undersöka, säger Pessi.