Se seleccionaron diez áreas en el cielo como "campos profundos" que la Cámara de Energía Oscura tomó imágenes varias veces durante el estudio. proporcionando una visión de galaxias distantes y ayudando a determinar su distribución 3D en el cosmos. La imagen está repleta de galaxias; de hecho, casi todos los objetos de esta imagen son una galaxia. Algunas excepciones incluyen un par de docenas de asteroides, así como algunos puñados de estrellas en primer plano en nuestra propia Vía Láctea. Crédito:Dark Energy Survey / DOE / FNAL / DECam / CTIO / NOIRLab / NSF / AURA Agradecimientos:T.A. Rector (Universidad de Alaska Anchorage / NOIRLab de NSF), M. Zamani (NOIRLab de NSF) y D. de Martin (NOIRLab de NSF)
En 29 nuevos artículos científicos, Dark Energy Survey examina los mapas más grandes de distribución y formas de galaxias, extendiéndose más de 7 mil millones de años luz a través del universo. El análisis extraordinariamente preciso, que incluye datos de los primeros tres años de la encuesta, contribuye a la prueba más poderosa del mejor modelo actual del universo, el modelo cosmológico estándar. Sin embargo, Aún quedan indicios de datos anteriores de DES y otros experimentos que importan en el universo hoy en día es un pequeño porcentaje menos grumoso de lo previsto.
Los nuevos resultados del Dark Energy Survey (DES) utilizan la muestra más grande de galaxias observada en casi un octavo del cielo para producir las mediciones más precisas hasta la fecha de la composición y el crecimiento del universo.
DES toma imágenes del cielo nocturno usando la Cámara de Energía Oscura de 570 megapíxeles en el Telescopio Víctor M. Blanco de 4 metros de la Fundación Nacional de Ciencias en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo (CTIO) en Chile, un programa de NOIRLab de NSF. Una de las cámaras digitales más potentes del mundo, la Dark Energy Camera fue diseñada específicamente para DES. Fue financiado por el Departamento de Energía (DOE) y fue construido y probado en el Fermilab del DOE.
En el transcurso de seis años, de 2013 a 2019, DES utilizó el 30% del tiempo en el Telescopio Blanco y examinó 5000 grados cuadrados, casi un octavo de todo el cielo, en 758 noches de observación. catalogar cientos de millones de objetos. Los resultados anunciados hoy se basan en datos de los primeros tres años —226 millones de galaxias observadas durante 345 noches— para crear los mapas más grandes y precisos hasta ahora de la distribución de galaxias en el universo en épocas relativamente recientes. Los datos de DES se procesaron en el Centro Nacional de Aplicaciones de Supercomputación de la Universidad de Illinois en Urbana-Champaign.
"NOIRLab es un anfitrión orgulloso y miembro de la colaboración DES, "dijo Steve Heathcote, Director Asociado de CTIO. "Tanto durante como después de la encuesta, la Dark Energy Camera ha sido una opción popular para la comunidad y los astrónomos chilenos ".
En el presente, Dark Energy Camera se utiliza para programas que cubren una amplia gama de ciencias, incluida la cosmología. El archivo científico de la Dark Energy Camera, incluyendo DES Data Release 2 en el que se basan estos resultados, está comisariada por el Centro Comunitario de Ciencia y Datos (CSDC), un programa de NOIRLab de NSF. CSDC proporciona sistemas de software, servicios de usuario, e iniciativas de desarrollo para conectar y apoyar las misiones científicas de los telescopios de NOIRLab, incluido el telescopio Blanco en CTIO.
Dado que DES estudió las galaxias cercanas, así como los miles de millones de años luz de distancia, sus mapas proporcionan tanto una instantánea de la estructura actual a gran escala del universo como una visión de cómo esa estructura ha evolucionado durante los últimos 7 mil millones de años.
La materia ordinaria constituye solo alrededor del 5% del universo. Energía oscura, que los cosmólogos hipotetizan impulsa la expansión acelerada del universo al contrarrestar la fuerza de la gravedad, representa alrededor del 70%. El último 25% es materia oscura, cuya influencia gravitacional une a las galaxias. Tanto la materia oscura como la energía oscura permanecen invisibles. DES busca iluminar su naturaleza mediante el estudio de cómo la competencia entre ellos da forma a la estructura a gran escala del universo a lo largo del tiempo cósmico.
La cámara Dark Energy Survey (DECam) en la sala limpia de SiDet. La Cámara de Energía Oscura fue diseñada específicamente para la Encuesta de Energía Oscura. Fue financiado por el Departamento de Energía (DOE) y fue construido y probado en el Fermilab del DOE. Crédito:DOE / FNAL / DECam / R. Hahn / CTIO / NOIRLab / NSF / AURA
Para cuantificar la distribución de la materia oscura y el efecto de la energía oscura, DES se basó principalmente en dos fenómenos. Primero, a gran escala, las galaxias no se distribuyen aleatoriamente por el espacio, sino que forman una estructura similar a una red que se debe a la gravedad de la materia oscura. DES midió cómo ha evolucionado esta red cósmica a lo largo de la historia del universo. La agrupación de galaxias que forma la red cósmica a su vez reveló regiones con una mayor densidad de materia oscura.
Segundo, DES detectó la firma de la materia oscura a través de lentes gravitacionales débiles. Mientras la luz de una galaxia distante viaja a través del espacio, la gravedad de la materia ordinaria y oscura en primer plano puede doblar su camino, como a través de una lente, resultando en una imagen distorsionada de la galaxia vista desde la Tierra. Al estudiar cómo las formas aparentes de las galaxias distantes se alinean entre sí y con las posiciones de las galaxias cercanas a lo largo de la línea de visión, Los científicos del DES pudieron inferir la aglomeración de la materia oscura en el universo.
Para probar el modelo actual del universo de los cosmólogos, Los científicos del DES compararon sus resultados con las mediciones del observatorio orbital Planck de la Agencia Espacial Europea. Planck usó la luz conocida como el fondo de microondas cósmico para mirar hacia atrás al universo temprano, solo 400, 000 años después del Big Bang. Los datos de Planck dan una visión precisa del universo hace 13 mil millones de años, y el modelo cosmológico estándar predice cómo debería evolucionar la materia oscura hasta el presente.
Combinado con resultados anteriores, DES proporciona la prueba más poderosa del mejor modelo actual del universo hasta la fecha, y los resultados son consistentes con las predicciones del modelo estándar de cosmología. Sin embargo, Aún quedan indicios de DES y varios estudios de galaxias anteriores de que el universo de hoy es un pequeño porcentaje menos grumoso de lo previsto.
Se eligieron diez regiones del cielo como "campos profundos" que la Cámara de Energía Oscura fotografió repetidamente a lo largo de la encuesta. Apilar esas imágenes permitió a los científicos vislumbrar galaxias más distantes. Luego, el equipo utilizó la información del corrimiento al rojo de los campos profundos para calibrar el resto de la región de la encuesta. Este y otros avances en medidas y modelado, junto con un aumento de tres veces en los datos en comparación con el primer año, permitió al equipo precisar la densidad y aglomeración del universo con una precisión sin precedentes.
DES concluyó sus observaciones del cielo nocturno en 2019. Con la experiencia obtenida al analizar la primera mitad de los datos, el equipo ahora está preparado para manejar el conjunto de datos completo. Se espera que el análisis DES final pinte una imagen aún más precisa de la materia oscura y la energía oscura en el universo.
La colaboración DES consta de más de 400 científicos de 25 instituciones en siete países.
"La colaboración es notablemente joven. Se inclina fuertemente en la dirección de postdoctorados y estudiantes de posgrado que están haciendo una gran cantidad de este trabajo, "dijo el director y portavoz de DES, Rich Kron, quien es científico del Fermilab y de la Universidad de Chicago. "Eso es realmente gratificante. Se está capacitando a una nueva generación de cosmólogos utilizando el Dark Energy Survey".
Los métodos desarrollados por el equipo han allanado el camino para futuros estudios del cielo, como el Legacy Survey of Space and Time del Observatorio Rubin. "DES muestra que la era de los grandes datos de encuestas ha comenzado realmente, "señala Chris Davis, Director de programa de NSF para NOIRLab. "DES en el telescopio Blanco de NSF ha preparado el escenario para los notables descubrimientos que se realizarán con el Observatorio Rubin durante la próxima década".
