Hace cuarenta y cinco años este mes, un telescopio escondido dentro de un 14 pisos, La cúpula de 500 toneladas en la cima de un pico de una milla de altura en Arizona tomó el cielo nocturno por primera vez y registró sus observaciones en placas fotográficas de vidrio.

Hoy dia, la cúpula cierra los capítulos científicos anteriores del telescopio Nicholas U. Mayall de 4 metros para que pueda prepararse para su nuevo papel en la creación del mapa tridimensional más grande del universo. Este mapa podría ayudar a resolver el misterio de la energía oscura, que está impulsando la expansión acelerada del universo.

El cierre temporal pone en marcha la revisión más grande en la historia del telescopio y prepara el escenario para la instalación del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), que comenzará una serie de observación de cinco años el próximo año en el Observatorio Nacional Kitt Peak (KPNO) de la Fundación Nacional de Ciencias, parte del Observatorio Nacional de Astronomía Óptica (NOAO).

"Este día marca un hito enorme para nosotros, "dijo el director de DESI, Michael Levi, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab), que está liderando la colaboración internacional del proyecto. "Ahora retiramos el equipo viejo y comenzamos el proceso de un año de poner el material nuevo". Más de 465 investigadores de alrededor de 71 instituciones están participando en la colaboración DESI.

Todo el extremo superior del telescopio, que pesa tanto como un autobús escolar y alberga el espejo secundario del telescopio y una gran cámara digital, serán removidos y reemplazados con instrumentos DESI. Una grúa grande levantará el extremo superior del telescopio a través de la rendija de observación en su cúpula.

Además de proporcionar nuevos conocimientos sobre la expansión y la estructura a gran escala del universo, DESI también ayudará a establecer límites a las teorías relacionadas con la gravedad y las etapas formativas del universo, e incluso podría proporcionar nuevas mediciones de masa para una variedad de escurridizas pero abundantes partículas subatómicas llamadas neutrinos.

"Una de las principales formas en que aprendemos sobre el universo invisible es por sus efectos sutiles sobre la agrupación de galaxias, ", dijo el co-portavoz de DESI Collaboration Daniel Eisenstein de la Universidad de Harvard." Los nuevos mapas de DESI proporcionarán un nuevo y exquisito nivel de sensibilidad en nuestro estudio de la cosmología ".

El Telescopio Mayall ha jugado un papel importante en muchos descubrimientos astronómicos, incluidas las mediciones que respaldan el descubrimiento de la energía oscura y el establecimiento del papel de la materia oscura en el universo a partir de las mediciones de la rotación de las galaxias. Sus observaciones también se han utilizado para determinar la escala y la estructura del universo. Se cree que la materia oscura y la energía oscura juntas constituyen alrededor del 95 por ciento de toda la masa y energía del universo.

Era uno de los telescopios ópticos más grandes del mundo en el momento de su construcción, y debido a su robusta construcción, se adapta perfectamente para transportar el nuevo instrumento de 9 toneladas.

“Comenzamos este proyecto examinando grandes telescopios para encontrar uno que tuviera un espejo adecuado y no colapsara bajo el peso de un instrumento tan masivo, "dijo David Schlegel de Berkeley Lab, un científico del proyecto DESI.

Arjun Dey, el científico del proyecto NOAO para DESI, explicado, "El Mayall fue diseñado precozmente como un acorazado y diseñado con un amplio campo de visión".

La expansión del campo de visión del telescopio permitirá a DESI trazar un mapa de aproximadamente un tercio del cielo.

Brenna Flaugher, un científico del proyecto DESI que dirige el Departamento de Astrofísica del Laboratorio del Acelerador Nacional Fermi, dijo que DESI transformará la velocidad de la ciencia en el Telescopio Mayall.

"El telescopio fue diseñado para llevar a una persona en la parte superior que lo apuntó y lo dirigió, pero con DESI todo está automatizado, ", dijo." En lugar de una a la vez, podemos medir las velocidades de 5, 000 galaxias a la vez; mediremos más de 30 millones de ellas en nuestro estudio de cinco años ".

DESI usará una matriz de 5, 000 robots giratorios, cada uno cuidadosamente coreografiado para apuntar un cable de fibra óptica a una secuencia preprogramada de objetos del espacio profundo, incluyendo millones de galaxias y quásares, que son galaxias que albergan masivas, alimentando activamente los agujeros negros.

Los cables de fibra óptica llevarán la luz de estos objetos a 10 espectrógrafos, que son herramientas que medirán las propiedades de esta luz y ayudarán a identificar la distancia de los objetos y la velocidad a la que se alejan de nosotros. Las observaciones de DESI proporcionarán una mirada profunda al universo temprano, hasta hace unos 11 mil millones de años.

El cilíndrico, robots cargados de fibras, que estará incrustado en una unidad de metal redondeada llamada plano focal, se reposicionará para capturar una nueva exposición del cielo aproximadamente cada 20 minutos. El plano focal, que ahora se está ensamblando en Berkeley Lab, Se espera que se complete y entregue a Kitt Peak este año.

DESI escaneará un tercio del cielo y capturará aproximadamente 10 veces más datos que una encuesta anterior. el estudio espectroscópico de oscilación bariónica (BOSS). Ese proyecto se basó en una secuencia de placas de metal giradas manualmente, con fibras conectadas a mano en orificios perforados previamente, para apuntar a los objetos.

Los seis lentes de DESI, cada uno de aproximadamente un metro de diámetro, están completos. Se apilarán y alinearán cuidadosamente en una estructura de soporte de acero y finalmente viajarán con el plano focal encima del telescopio.

Cada una de estas lentes tomó forma a partir de grandes bloques de vidrio. Han atravesado el mundo para recibir diversos tratamientos, incluida la molienda, pulido, y revestimientos. Se necesitaron aproximadamente 3,5 años para producir cada una de las lentes, que ahora residen en el University College London en el Reino Unido y se enviarán al sitio de DESI esta primavera.

El Telescopio Mayall se ha incluido más recientemente en un estudio del cielo compatible con DESI conocido como Mayall z-Band Legacy Survey (MzLS), que es uno de los cuatro estudios del cielo que DESI utilizará para preseleccionar sus objetos celestes objetivo. Esa encuesta concluyó pocos días antes del cierre temporal de Mayall, mientras que los demás están en curso.

Los datos de estas encuestas se analizan en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética (NERSC) de Berkeley Lab, una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del DOE. Los datos de estas encuestas se han publicado al público en legacysurvey.org.

"Podemos ver alrededor de mil millones de galaxias en las imágenes de la encuesta, que es bastante divertido de explorar, ", Dijo Schlegel." El instrumento DESI medirá con precisión millones de esas galaxias para ver los efectos de la energía oscura ".

Levi señaló que ya hay mucho trabajo informático en marcha en NERSC para prepararse para el flujo de datos que saldrá de DESI una vez que se inicie.

"Este proyecto se trata de generar grandes cantidades de datos, "Dijo Levi." Los datos irán directamente del telescopio a NERSC para su procesamiento. Crearemos cientos de universos en estas computadoras y veremos qué universo se ajusta mejor a nuestros datos ".

Se espera que la instalación de los componentes de DESI comience pronto y finalice en abril de 2019. con las primeras observaciones científicas previstas para septiembre de 2019.

"La instalación de DESI en el Mayall colocará al telescopio en el centro de la próxima década de descubrimientos en cosmología, "dijo Risa Wechsler, Co-portavoz de DESI Collaboration y profesor asociado de física y astrofísica en SLAC National Accelerator Laboratory y Stanford University. "El asombroso mapa en 3-D que medirá puede resolver algunas de las mayores preguntas pendientes en cosmología, o sorprendernos y traer otros nuevos ".