Los 5000 'ojos' espectroscópicos de DESI pueden cubrir un área del cielo aproximadamente 38 veces más grande que la luna llena, como se ve en esta superposición del plano focal de DESI en el cielo nocturno (arriba). Cada uno de los ojos controlados robóticamente puede fijar un cable de fibra óptica en una sola galaxia o estrella para recoger su luz. El punto verde marca la ubicación de un posicionador de fibra única. En el espectro de prueba capturado por DESI el 22 de octubre, 2019, la luz recolectada de una pequeña región en la galaxia Triangulum, M33, mediante un solo cable de fibra óptica se dispersa en un espectro (parte inferior) que revela las líneas de emisión. Las líneas codifican los elementos presentes en la galaxia y ayudan a medir la distancia de la galaxia. Crédito:Colaboración DESI; Encuestas heredadas; NASA / JPL-Caltech / UCLA; Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF
Un nuevo instrumento del telescopio Mayall de 4 m ha abierto su conjunto de miles de "ojos" de fibra óptica al cosmos y ha capturado con éxito la luz de galaxias distantes. El hito marca el comienzo de las pruebas finales para el Instrumento espectroscópico de energía oscura (DESI), que está listo para comenzar a crear el mapa más detallado del Universo jamás realizado. El telescopio Mayall se encuentra en el Observatorio Nacional de Kitt Peak (KPNO), que es operado por el Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica-Infrarroja de la Fundación Nacional de Ciencias (Laboratorio OIR de NSF).
Mapeo para comprender la energía oscura
A principios del próximo año, DESI se embarcará en una misión de cinco años para mapear el cosmos. Su objetivo:trazar las posiciones y distancias de 35 millones de galaxias distribuidas en 1/3 del cielo y en el tiempo cósmico. desde hace 11 mil millones de años. DESI también estudiará 10 millones de estrellas en nuestra galaxia, la vía Láctea. La empresa abordará uno de los problemas más profundos y desconcertantes de la física:la naturaleza y la física de la energía oscura, una forma desconocida de energía que actualmente se cree que impregna el Universo y acelera su expansión.
Para medir las distancias a las galaxias, DESI toma la huella digital de una galaxia midiendo su espectro:la luz de las galaxias individuales se dispersa en finas bandas de color para medir el desplazamiento al rojo de una galaxia y su distancia a la Tierra. Para medir las distancias a millones de galaxias, DESI está altamente multiplexado y emplea tecnología de punta. Los posicionadores robóticos apuntan automáticamente los ojos de fibra óptica de DESI a conjuntos preseleccionados de galaxias, 5000 a la vez, y midiendo sus espectros, medir cuánto se expandió el Universo a medida que su luz viajaba a la Tierra. En condiciones ideales, DESI puedo estudiar más de 100, 000 galaxias por noche.
"Después de una década en planificación e I + D, instalación y montaje, estamos encantados de que DESI pronto pueda comenzar su búsqueda para desentrañar el misterio de la energía oscura, "dijo el director de DESI, Michael Levi, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab), la institución líder para la construcción y las operaciones de DESI. "La mayor parte de la materia y la energía del Universo son oscuras y desconocidas, y los experimentos de próxima generación como DESI son nuestra mejor apuesta para desentrañar estos misterios, "Añadió Levi." Estoy encantado de ver cómo este nuevo experimento cobra vida ".
Un telescopio venerable a la vanguardia del descubrimiento
La instalación de DESI en el telescopio Mayall de 46 años, iniciado en febrero de 2018, marca la transformación exitosa de Mayall de una "herramienta de investigación de uso múltiple" a una instalación más especializada a la vanguardia de la tecnología y el descubrimiento.
"Con DESI estamos combinando un instrumento moderno con un venerable telescopio antiguo para hacer una máquina de levantamiento de última generación, "dijo Lori Allen, Director de KPNO en NSF's OIR Lab. El laboratorio, creado recientemente a partir de la unificación del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO), Observatorio Géminis, y operaciones LSST, es el centro preeminente de EE. UU. para la astronomía infrarroja óptica basada en tierra.
Los estudios actuales de muchos millones de objetos requieren grandes campos de visión, la capacidad de estudiar grandes áreas del cielo con un solo punto, y grandes, Equipamiento pesado.
"A pesar de su edad, el telescopio Mayall bien mantenido es la plataforma perfecta para DESI, "dijo David Sprayberry, Director del sitio de KPNO para DESI. "Debido a que se diseñó originalmente para un campo amplio, El diseño óptico de Mayall se adaptó fácilmente al amplio campo de visión necesario para DESI. El telescopio también es lo suficientemente resistente para soportar el enorme peso de DESI ".
El instrumento DESI pesa alrededor de 11 toneladas. También tiene un campo de visión de 8 grados cuadrados, o aproximadamente 40 veces el área de la luna llena.
Posicionadores robóticos de fibra DESI, que recogen la luz de galaxias y estrellas individuales, están dispuestos en 10 módulos en forma de cuña llamados "pétalos". Izquierda:una porción del cielo nocturno, estudiado por un pétalo, eso incluye la galaxia M33. Los círculos azules delimitan la región del cielo que puede ser estudiada por cada una de las 500 fibras del pétalo; cada fibra puede apuntar a una estrella o galaxia dentro de su círculo. Derecha:La emisión de la línea de hidrógeno detectada por DESI desde M33, se muestra como un mapa de color, con colores más brillantes que indican una emisión más brillante. Crédito:Colaboración DESI; Laboratorio Nacional de Investigación de Astronomía Óptica-Infrarroja de NSF
Trabajo en equipo y tecnología
El proyecto DESI y la instalación del instrumento DESI tienen tanto que ver con el trabajo en equipo como con la tecnología. La colaboración DESI incluye cerca de 500 investigadores en 75 instituciones en 13 países.
"El instrumento DESI es complejo y único. Nunca hubiera sido posible sin una colaboración amplia y capaz, con componentes provenientes de todo Estados Unidos y Europa. Es muy emocionante ver cómo este instrumento se ensambla casi sin problemas, gracias a la estrecha colaboración de los numerosos equipos remotos implicados, "dijo Parker Fagrelius, Supervisor de operaciones de observación de KPNO para DESI.
Durante los últimos 18 meses, Se enviaron una multitud de componentes DESI a Kitt Peak desde instituciones de todo el mundo y se instalaron en el telescopio.
Estos componentes incluyen un juego de seis lentes grandes empaquetados en un barril de acero, que se ha instalado sobre el espejo principal del telescopio, dando al instrumento su campo de visión expansivo. Las lentes, cada uno de aproximadamente un metro de ancho, fueron probados con éxito en abril.
Otro componente importante es el plano focal de DESI, que se encuentra en la parte superior del telescopio y lleva los 5000 posicionadores robóticos que giran en una "danza" coreografiada para seleccionar galaxias y estrellas individuales para su estudio.
Los más recientes son los espectrógrafos de DESI, ocho de los cuales han sido instalados, con los dos últimos llegando antes de fin de año. Aproximadamente 240 km (150 millas) de cableado de fibra óptica conectan el plano focal en la parte superior del telescopio con los espectrógrafos DESI ubicados debajo del telescopio.
Un motor de descubrimiento potente
Aunque fue diseñado para estudiar la energía oscura, DESI también hará descubrimientos inesperados, porque las "huellas digitales" espectrales de estrellas y galaxias que DESI recopilará codifican mucha más información de la necesaria para llevar a cabo el proyecto DESI.
"DESI está perfectamente diseñado para la exploración de lo desconocido. Entre los millones de galaxias y estrellas que DESI estudiará, hay raros, quizás único en su tipo, fuentes astronómicas, algunos completamente inesperados, que esperan ser descubiertos, "dijo Arjun Dey (KPNO), Jefe de Operaciones de Observación de DESI. Al explorar el cosmos a esta escala, DESI también puede descubrir nuevos fenómenos y quizás incluso nueva física, similar a cómo se descubrió la energía oscura.
"Descubrir lo inesperado, esa es la parte más emocionante de todo para mí, "Dijo Dey.
