Un pequeño fragmento del plano focal DESI, que muestra posicionadores robóticos únicos. En esta imagen, las fibras ópticas que están instaladas en los posicionadores robóticos se iluminan con luz azul. Crédito: colaboración DESI
Una misión de cinco años en el mapa del universo y desentrañar los misterios de la “energía oscura” comienza oficialmente hoy, 17 de mayo, en el Observatorio Nacional de Kitt Peak cerca de Tucson, Arizona. Para completar esta tarea, el Instrumento de Espectroscopía de Energía Oscura (DESI) capturará y estudiará la luz de decenas de millones de galaxias y otros objetos distantes del universo.
DESI es una colaboración de investigación internacional administrada por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía, con una importante financiación de la Oficina de Ciencias del DOE.
Al recolectar luz de alrededor de 30 millones de galaxias, los científicos del proyecto dicen que DESI los ayudará a crear un mapa 3D del universo con un detalle sin precedentes. Los datos les ayudarán a comprender mejor la fuerza repulsiva asociada con la “energía oscura” que está impulsando la aceleración de la expansión del universo a través de vastas distancias cósmicas.
Jim Siegrist, subdirector de Física de Altas Energías del DOE, dice: “Esperamos lanzar DESI, el primer proyecto de energía oscura de próxima generación que inicia la investigación científica. Además de la misión principal de la investigación de la energía oscura, la comunidad científica en general utilizará el kit de datos para una variedad de investigaciones astrofísicas. “
¿Qué hace que DESI sea diferente de los estudios del cielo anteriores? El director del proyecto, Michael Levi, de Berkeley Lab, dijo: “Mediremos 10 veces más espectros de galaxias de los que jamás hayamos adquirido. Estos espectros nos darán la tercera dimensión “. En lugar de imágenes bidimensionales de galaxias, cuásares y otros objetos distantes, explicó, el instrumento recolecta luz o espectros del espacio de tal manera que “se convierte en una máquina del tiempo donde colocamos estos objetos en una línea de tiempo hacia atrás. al igual que hace 11 mil millones de años. “
“DESI es el instrumento de próxima generación más ambicioso para comprender mejor el cosmos, en particular su componente de energía oscura”, dijo la asociada del proyecto Nathalie Palanque-Delabrouille, cosmóloga de la Comisión Francesa de Energía Alternativa y Energía Atómica. CEA. Dijo que el programa de ciencia, incluido su propio interés en los cuásares, permitiría a los científicos responder con precisión a dos preguntas básicas: qué es la energía oscura; y el grado en que la gravedad obedece a las leyes de la relatividad general que sustentan nuestra comprensión del cosmos.
“Ha sido un largo viaje desde los primeros pasos que dimos hace casi diez años para diseñar una encuesta, luego decidir qué objetivos observar y ahora tener los instrumentos para lograr esos objetivos científicos”, dijo Palanque-Delabrouille. “Es muy emocionante ver dónde estamos hoy”.
El lanzamiento formal de la encuesta de cinco años de DESI sigue a un período de prueba de cuatro meses de su instrumentación personalizada, que capturó 4 millones de espectros de galaxias, más que el resultado combinado de todas las encuestas espectroscópicas anteriores.
El disco de la galaxia de Andrómeda, M31, que se extiende más de 3 grados, está indicado por una única indicación DESI, representada por una gran superposición circular de color verde pálido. Los círculos más pequeños en esta superposición representan las áreas disponibles para cada uno de los 5,000 posicionadores robóticos de fibra óptica de DESI. En esta muestra, los 5,000 espectros que fueron recolectados simultáneamente por DESI incluyen no solo estrellas en la Galaxia de Andrómeda, sino también galaxias distantes y cuásares. Un espectro DESI ejemplar que se superpone a esta imagen es un quásar distante, el QSO, que tiene 11 mil millones de años. Crédito: DESI Collaboration y DESI Legacy Imaging Research
DESI está alojado en el telescopio mejorado Nicholas U. Mayall de 4 metros en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, como parte del programa de la Fundación Nacional de Ciencias NOIRLab. El instrumento presenta una nueva óptica que aumenta el campo de visión del telescopio e incluye 5,000 fibras ópticas dirigidas automáticamente para recolectar datos espectroscópicos de la misma cantidad de objetos en el campo de visión del telescopio.
“No utilizamos los telescopios más grandes”, dijo David Schlegel de Berkeley Lab, un científico del proyecto DESI. “El punto es que los instrumentos son mejores y están altamente multiplexados, lo que significa que podemos capturar la luz de muchos objetos diferentes simultáneamente”.
De hecho, el telescopio “apunta literalmente a 5.000 galaxias diferentes simultáneamente”, dijo Schlegel. Explica que todas las noches, a medida que el telescopio se mueve a su posición objetivo, las fibras ópticas se alinean para recoger la luz de las galaxias reflejada por el espejo del telescopio. Desde allí, la luz se alimenta a un banco de espectrógrafos y cámaras CCD para su posterior procesamiento y prueba.
“Es realmente la fábrica que tenemos, una fábrica fantasma”, dijo Christophe Yeche, Gerente de Validación de Encuestas, también cosmólogo de CEA. “Podemos recolectar 5,000 espectros cada 20 minutos. En una buena noche, recopilamos espectros de alrededor de 150.000 objetos “.
“Pero no es solo el hardware instrumental lo que nos llevó a ese punto, es el software del instrumento, el sistema nervioso central de DESI”, dijo Klaus Honscheid, profesor de física en la Universidad Estatal de Ohio que dirigió el proyecto de control y monitoreo de DESI. sistemas. El autor da crédito a las muchas personas de su grupo y de todo el mundo que han construido y probado miles de componentes DESI, la mayoría de los cuales son exclusivos de este instrumento.
Los espectros recogidos por DESI son componentes de luz que corresponden a los colores del arco iris. Sus propiedades, incluida la longitud de onda, proporcionan información como la composición química de los objetos observados, así como información sobre su distancia y velocidad relativas.
A medida que el universo se expande, las galaxias se separan y su luz cambia a longitudes de onda más largas y rojas. Cuanto más distante se vuelve una galaxia, mayor es su “desplazamiento al rojo”. Al medir el corrimiento al rojo de las galaxias, los científicos de DESI crearán un mapa tridimensional del universo. Se espera que la ubicación detallada de las galaxias en el mapa proporcione una nueva perspectiva sobre el impacto y la naturaleza de la energía oscura.
“La energía oscura es uno de los factores clave que influyen en la ciencia de DESI”, dijo el portavoz del proyecto Kyle Dawson, profesor de física y astronomía en la Universidad de Utah. “El objetivo no es averiguar cuánto hay – sabemos que aproximadamente el 70% de la energía en el universo es ahora energía oscura – sino estudiar sus propiedades”.
El universo se está expandiendo a un ritmo determinado por su contenido energético total, explica Dawson. Cuando el instrumento de DESI mira hacia el espacio y el tiempo, dice: “Literalmente podemos tomar fotografías hoy, ayer, hace mil millones de años, hace dos mil millones de años, tan atrás en el tiempo como sea posible. el contenido energético de estas instantáneas y ver cómo evoluciona “.
Proporcionado por el Laboratorio del Acelerador Nacional de Fermi