Una pequeña sección del plano focal DESI, mostrando los posicionadores robóticos únicos en su clase. Las fibras ópticas, que están instalados en los posicionadores robóticos, están retroiluminados con luz azul en esta imagen. Crédito:colaboración DESI
Una búsqueda de cinco años para mapear el 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 su búsqueda, El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) capturará y estudiará la luz de decenas de millones de galaxias y otros objetos distantes en el universo.
DESI es una colaboración científica internacional gestionada por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía, o Berkeley Lab, con financiamiento principal de la Oficina de Ciencias del DOE.
Al recolectar luz de unos 30 millones de galaxias, Los científicos del proyecto dicen que DESI los ayudará a construir 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 impulsa la aceleración de la expansión del universo a través de vastas distancias cósmicas.
Jim Siegrist, director asociado de Física de Altas Energías en el DOE, dice "Estamos emocionados de ver el inicio de DESI, el primer proyecto de energía oscura de próxima generación que comienza su estudio científico. Junto con su misión principal de estudios de energía oscura, el conjunto de datos será de utilidad para la comunidad científica en general para una multitud de estudios astrofísicos ".
¿Qué distingue a DESI de los estudios celestes anteriores? El director del proyecto, Michael Levi de Berkeley Lab, dijo, "Mediremos 10 veces más espectros de galaxias que nunca. Estos espectros nos dan una tercera dimensión". En lugar de imágenes bidimensionales de galaxias, quásares y otros objetos distantes, él explicó, el instrumento recoge luz, o espectros, del cosmos de tal modo que "se convierte en una máquina del tiempo donde colocamos esos objetos en una línea de tiempo que se remonta a hace 11 mil millones de años".
"DESI es el más ambicioso de una nueva generación de instrumentos destinados a comprender mejor el cosmos, en particular, su componente de energía oscura, "dijo la co-portavoz del proyecto Nathalie Palanque-Delabrouille, cosmólogo de la Comisión de Energías Alternativas y Energía Atómica de Francia, o CEA. Dijo que el programa científico, incluido su propio interés en los cuásares, permitirá a los investigadores abordar con precisión dos preguntas principales:qué es la energía oscura; y el grado en que la gravedad sigue las leyes de la relatividad general, que forman la base de nuestra comprensión del cosmos.
"Ha sido un largo viaje desde los primeros pasos que dimos hace casi una década para diseñar la encuesta, luego para decidir qué objetivos observar, y ahora tener los instrumentos para que podamos lograr esos objetivos científicos, "Palanque-Delabrouille, dijo. "Es muy emocionante ver dónde estamos hoy".
El inicio formal del estudio de cinco años de DESI sigue a una ejecución de prueba de cuatro meses de su instrumentación personalizada que capturó 4 millones de espectros de galaxias, más que el resultado combinado de todos los estudios espectroscópicos anteriores.
El disco de la galaxia de Andrómeda, M31, que abarca más de 3 grados, está dirigido por un solo apuntador DESI, representado por el grande, Verde pálido, superposición circular. Los círculos más pequeños dentro de esta superposición representan las regiones accesibles para cada uno de los 5, 000 posicionadores robóticos de fibra DESI. En esta muestra, el 5, 000 espectros que fueron recolectados simultáneamente por DESI incluyen no solo estrellas dentro de la Galaxia de Andrómeda, pero también galaxias distantes y cuásares. El espectro DESI de ejemplo que se superpone a esta imagen es de un cuásar distante, QSO, 11 mil millones de años. Crédito:colaboración de DESI y encuestas de imágenes heredadas de DESI
El instrumento DESI reside en el Telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros adaptado en el Observatorio Nacional de Kitt Peak, un programa del NOIRLab de la National Science Foundation. El instrumento incluye nuevas ópticas que aumentan el campo de visión del telescopio e incluye 5, 000 fibras ópticas controladas robóticamente para recopilar datos espectroscópicos de un número igual de objetos en el campo de visión del telescopio.
"No estamos usando los telescopios más grandes, "dijo David Schlegel de Berkeley Lab, quien es científico del proyecto DESI. "Es que los instrumentos son mejores y están muy multiplexados, lo que significa que podemos capturar la luz de muchos objetos diferentes a la vez ".
De hecho, el telescopio "apunta literalmente a 5, 000 galaxias diferentes simultáneamente, ", Dijo Schlegel. En cualquier noche, el explica, a medida que el telescopio se mueve a una posición de destino, las fibras ópticas se alinean para recoger la luz de las galaxias a medida que se refleja en el espejo del telescopio. Desde allí, la luz se alimenta a un banco de espectrógrafos y cámaras CCD para su posterior procesamiento y estudio.
"Es realmente una fábrica que tenemos:una fábrica de espectros, "dijo el líder de validación de la encuesta, Christophe Yeche, también cosmólogo en CEA. "Podemos recolectar 5, 000 espectros cada 20 minutos. En una buena noche recopilamos espectros de unos 150, 000 objetos ".
"Pero no es solo el hardware del instrumento lo que nos llevó a este punto, también 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 diseño de los sistemas de control y monitoreo de instrumentos DESI. Él acredita a decenas de personas en su grupo y en todo el mundo que han construido y probado miles de componentes de DESI, la mayoría de los cuales son exclusivos del instrumento.
Los espectros recogidos por DESI son los componentes de la luz correspondientes a los colores del arco iris. Sus caracteristicas, incluida la longitud de onda, Revelan información como la composición química de los objetos que se observan, así como información sobre su distancia y velocidad relativas.
A medida que el universo se expande las galaxias se alejan unas de otras, y su luz se cambia a más tiempo, longitudes de onda más rojas. Cuanto más distante la galaxia, cuanto mayor sea su "desplazamiento al rojo". Midiendo los desplazamientos al rojo de las galaxias, Los investigadores de DESI crearán un mapa 3D del universo. Se espera que la distribución detallada de las galaxias en el mapa arroje nuevos conocimientos sobre la influencia y la naturaleza de la energía oscura.
"La energía oscura es uno de los impulsores científicos clave de DESI, "dijo el co-portavoz del proyecto, Kyle Dawson, profesor de física y astronomía en la Universidad de Utah. "El objetivo no es tanto averiguar cuánto hay —sabemos que aproximadamente el 70% de la energía del universo actual es energía oscura— sino estudiar sus propiedades".
El universo se expande a un ritmo determinado por su contenido energético total, Dawson explica. A medida que el instrumento DESI mira hacia el espacio y el tiempo, él dice, "hoy, literalmente, podemos tomar instantáneas, el dia de ayer, Hace mil millones de años, Hace 2 mil millones de años, lo más atrás posible en el tiempo. Luego, podemos averiguar el contenido de energía en estas instantáneas y ver cómo está evolucionando ".
