El misterio de la energía oscura más cerca para ser entendido con el progreso de DESI

Una imagen de mosaico multicolor del enorme cúmulo de galaxias, Abell 370, ubicada en la constelación de Cetus, llamada así por un monstruo marino en la mitología griega. Los cúmulos de galaxias son las estructuras más grandes en el universo ligadas por la gravedad, y consisten en miles de galaxias y grandes cantidades de materia oscura. Abell 370 se formó cuando dos cúmulos de galaxias menos masivas se fusionaron hace miles de millones de años. Está a más de 6.500 millones de años luz de la Tierra. El mosaico tiene aproximadamente 4,5 millones de años luz de ancho y se ha construido a partir de imágenes ópticas profundas en el octavo lanzamiento de datos de Legacy Surveys. (Crédito: John Moustakas / Siena College; equipo de Legacy Surveys)

El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) se acerca a su funcionamiento después de completar 3 sondeos del cielo 

Tomó tres rastreos estelares en telescopios en dos continentes, cubriendo un tercio del cielo visible y requirieron casi 1.000 noches de observación, para prepararse para un nuevo proyecto que creará el mapa más grande en 3D de las galaxias del universo y obtendrá nuevas perspectivas sobre la expansión acelerada del universo. 

Este proyecto del Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI) explorará esta expansión, impulsada por una propiedad misteriosa conocida como energía oscura, con gran detalle. También podría hacer descubrimientos inesperados durante su misión de cinco años. 

Los sondeos, que concluyeron en marzo, han acumulado imágenes de más de mil millones de galaxias y son esenciales en la selección de objetos celestes para ser objetivo por parte de DESI, ahora en construcción en Arizona. 

El último lote de datos de imágenes de estos sondeos, conocido como DR8, se lanzó públicamente el 8 de julio, y una herramienta en línea de Sky Viewer ofrece un recorrido virtual de estos datos. Se planea una publicación final de los datos de los sondeos de imágenes DESI a finales de este año. 

Los científicos seleccionarán aproximadamente 33 millones de galaxias y 2,4 millones de quásares del conjunto más grande de objetos fotografiados en los tres sondeos. Los quásares son los objetos más brillantes del universo y se cree que contienen agujeros negros supermasivos. DESI apuntará a estos objetos seleccionados para varias mediciones después de su inicio, lo que se espera sea para febrero de 2020. 

DESI medirá cada objetivo a través de un rango de diferentes longitudes de onda de luz, conocidas como espectro, desde el conjunto seleccionado de galaxias repetidamente durante el curso de su misión. Estas mediciones proporcionarán detalles sobre su distancia y aceleración fuera de la Tierra. 

Una colección de 5.000 robots giratorios, cada uno con un cable de fibra óptica, apuntará a conjuntos de objetos del cielo preseleccionados para captar su luz (ver un video relacionado) para que pueda dividirse en diferentes colores y analizarse utilizando una serie de dispositivos llamados espectrógrafos. 

Tres sondeos, 980 noches. 

"Por lo general, cuando se solicita tiempo en un telescopio, se recibe hasta cinco noches", dijo David Schlegel, científico del proyecto DESI en el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley (Berkeley Lab) del Departamento de Energía de EE. UU., Que es la institución líder en el DESI. colaboración. "Estos tres sondeos de imágenes totalizaron 980 noches, que es un número bastante grande". 

Los tres sondeos de imágenes de DESI incluyen: 

• El sondeo de legado de la banda z de Mayall (MzLS), realizada en el Telescopio Mayall en el Observatorio Nacional Kitt Peak de la Fundación Nacional de Ciencias, cerca de Tucson, Arizona, durante 401 noches. DESI está ahora bajo instalación en el Telescopio de Mayall. 
• El sondeo sobre el legado de cámaras de energía oscura (DECaLS) en el telescopio Victor Blanco en el Observatorio Interamericano Cerro Tololo de la NSF en Chile, que duró 204 noches. 
• El Beijing-Arizona Sky Survey (BASS), que utilizó el telescopio Bok del Observatorio Steward en el Observatorio Nacional Kitt Peak y duró 375 noches. 

Este mapa muestra las áreas del cielo cubiertas (azul) por los tres sondeos realizadas en preparación para el DESI. (Crédito: Universidad de Arizona)

Los equipos de sondeo in situ, que suelen ser dos investigadores del proyecto DESI por noche de observación para cada una de las encuestas, desempeñaron un papel de "salvavidas", dijo Schlegel. "Cuando algo salió mal, estaban allí para solucionarlo, para mantener los ojos en el cielo", y los investigadores que trabajan de forma remota también ayudaron a solucionar problemas. 

En la última noche del sondeo final ... 

A principios de marzo, Eva-Maria Mueller, investigadora postdoctoral en la Universidad de Portsmouth del Reino Unido, y Robert Blum, ex director adjunto del Observatorio Nacional de Astronomía Optica (NOAO) que administra los sitios del sondeo, estaban de servicio con un pequeño equipo en el la sala de control del telescopio Victor Blanco de la NSF en una montaña chilena de una milla de altura para la última noche de la imagen del sondeo DECaLS. 

Una imagen aérea del Observatorio Interamericano Cerro Tololo en Chile, con la cúpula plateada del telescopio Blanco de 4 metros en la parte inferior derecha. (Crédito: NOAO / AURA / NSF)

Sentados varios pisos debajo del telescopio, Mueller y Blum vieron las imágenes en tiempo real para verificar la posición y el enfoque del telescopio. Mueller, que participaba en un turno de cinco noches que fue su primera etapa de observación para los sondeos de DESI, dijo: "Esto siempre fue una especie de sueño de la infancia". 

Blum, quien había registrado muchas tardes en el telescopio Blanco para DECaLS, dijo: "Es realmente emocionante pensar en terminar esta fase". Notó que esta noche final se enfocó en "limpiar pequeños agujeros" en las imágenes anteriores. Blum ahora está desempeñando una nueva función como director interino de operaciones para el Telescopio de Levantamiento Sinóptico Grande que se está instalando en Chile. 

Blum, destacó que el nuevo software diseñado para los sondeos DESI y el equipo de posicionamiento preciso en los telescopios han ayudado a automatizar el proceso de toma de imágenes, a establecer el tiempo de exposición y los filtros y a compensar las distorsiones atmosféricas y otros factores que pueden afectar la calidad de la imagen. Durante una noche productiva, era común producir entre 150 y 200 imágenes para el sondeo DECaLS. 

Cool experimento de cartografía cósmica 

Los datos de los sondeos se enviaron a las supercomputadoras en el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación de Energía de Berkeley Lab (NERSC), que será el almacén principal de datos de DESI. 

Más de 100 investigadores participaron en turnos nocturnos para realizar los sondeos, dijo Arjun Dey, el científico del proyecto NOAO para DESI. Dey trabajó como científico principal para el sondeo MzLS y como co-líder científico en el sondeo DECaLS con Schlegel. 

"Estamos construyendo un mapa detallado del universo y midiendo su historia de expansión en los últimos 10 a 12 mil millones de años", dijo Dey. “El experimento DESI representa el experimento de cartografía cósmica más detallado, y sin duda el más genial, realizado hasta la fecha. Aunque las imágenes se llevaron a cabo para el proyecto DESI, los datos están disponibles públicamente para que todos puedan disfrutar del cielo y explorar el cosmos ". 

Sondeo BASS apoyada por un equipo global 

Xiaohui Fan, un profesor de astronomía de la Universidad de Arizona que fue co-líder en el sondeo BASS realizada en el Telescopio Bok de Kitt Peak, coordinó el tiempo de visualización de un grupo internacional que incluyó al co-líder del Profesor Zhou Xu y al Profesor Asociado Zou Hu, otros científicos de los Observatorios Astronómicos Nacionales de China (NAOC), e investigadores de la Universidad de Arizona y de toda la colaboración de DESI. 

BASS produjo cerca de 100.000 imágenes durante su carrera de cuatro años. Escaneaba una sección 13 veces más grande que el Carro, parte de la constelación de la Osa Mayor. 

Los telescopios Bok (izquierda) y Mayall en el Observatorio Nacional Kitt Peak, cerca de Tucson, Arizona. DESI se encuentra actualmente en instalación en el telescopio Mayall. (Crédito: Michael A. Stecker)

"Este es un buen ejemplo de cómo se hace una colaboración", dijo Fan. “A través de esta asociación internacional, trajimos personas de todo el mundo. Esta es una buena vista previa de cómo será la observación con DESI ". 

Fan observó la rápida respuesta del equipo de DESI al actualizar el hardware y el software del telescopio durante el transcurso del sondeo. 

"Mejoró mucho en términos de controles automatizados, enfoque y reducción de datos", dijo. La mayoría de las imágenes de la encuesta BASS concluyeron en febrero, con algunas imágenes finales tomadas en marzo. 

Próximos pasos hacia la finalización de DESI 

Todas las imágenes recopiladas se procesarán mediante un código matemático, llamado Tractor, que ayuda a identificar todas las galaxias estudiadas y medir su brillo. 

Con la prueba inicial del barril corrector masivo, que alberga el paquete de seis grandes espejos de DESI, a principios de abril, el siguiente hito importante para el proyecto será la entrega, instalación y prueba de su plano focal, que cubre y alberga los posicionadores robóticos del telescopio. 

Dey, quien participó en discusiones formativas sobre la necesidad de un experimento como DESI hace casi 20 años, dijo: “Es bastante sorprendente que nuestro pequeño y dedicado equipo pudo realizar un sondeo tan grande en tan poco tiempo. ¡Estamos entusiasmados de pasar a la siguiente fase de este proyecto!” 

Fuente: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley,