Un telescop în vârstă de 45 de ani urmează să obțină un upgrade de înaltă tehnologie, care îi va permite să caute răspunsuri la cele mai perplex întrebări din astronomie, inclusiv existența energiei întunecate, o forță hipotetică invizibilă care ar putea conduce la extinderea Universul.
Telescopul Nicholas U. Mayall din Arizona s-a închis la începutul acestei săptămâni pentru a se pregăti pentru instalarea unui dispozitiv de 9 tone care va avea 5.000 de roboți cu dimensiuni de creion care vizează senzori de fibră optică în galaxii îndepărtate.
La fiecare 20 de minute, roboții rotitori se vor repoziționa pentru a permite instrumentului - numit Instrumentul Spectroscopic al Energiei Întunecate - să capteze o nouă porțiune din cer. Zece instrumente extrem de puternice numite spectrografii vor analiza apoi lumina din obiectele îndepărtate capturate de senzori și vor crea ceea ce a fost descris ca cea mai mare și mai detaliată hartă 3D a universului până în prezent.
"Am început cu un design conceptual pentru instrument în 2010", a spus Joseph Silber, un inginer de proiect DESI care lucrează la Lawrence Berkeley Laboratorul Universității din California. "Se bazează pe știința care a fost făcută pe instrumentul Sondaj spectroscopic Baryon Oscillation (BOSS). Dar totul este realizat robotic în loc de manual".
Instrumentul BOSS, la Observatorul Apache Point din New Mexico, prezintă 1.000 de fibre optice care pot detecta semnale luminoase din galaxiile cele mai slabe și mai îndepărtate. Pentru DESI, inginerii au folosit de cinci ori mai multe fibre. Cercetătorii BOSS trebuie să folosească plăci metalice cu găuri găurite cu atenție pentru a direcționa fibrele optice către țintele lor. Pentru fiecare porțiune a cerului pe care vor să o imagineze, inginerii trebuie să creeze plăci noi și să le monteze pe telescop. În cazul DESI, roboții vor depune toate eforturile, crescând considerabil viteza de scanare, au spus cercetătorii.
"Există 5.000 de roboți individuali și fiecare conduce o singură fibră optică", a spus Silber pentru Live Science. "Fibra optică este apoi dirijată la aproximativ 50 de metri pe telescop către o cameră separată, unde sunt instalate aceste instrumente spectrografice foarte mari și sensibile."
Măsurând modul în care se schimbă lungimea de undă a luminii provenite de la galaxii îndepărtate (sau orice obiect ceresc), cercetătorii vor putea afla cât de departe sunt și cât de repede se îndepărtează galaxiile. Când un obiect se îndepărtează de noi, lumina ei se schimbă spre partea roșie a spectrului luminii (o lungime de undă mai lungă) și de aceea se numește redshift.
Scara și complexitatea hărții îi vor ajuta pe oamenii de știință să înțeleagă modul în care energia întunecată și gravitația au concurat de-a lungul evoluției universului. Energia întunecată este forța încă neprobată care concurează cu gravitația și determină expansiunea accelerată a universului. Se estimează că energia întunecată constituie până la 68 la sută din energia totală prezentă în univers.
Sensibilitatea instrumentului va permite astronomilor să vadă galaxii atât de îndepărtate încât lumina lor călătorește pe Pământ multe miliarde de ani. Cercetătorii au spus că instrumentul, analizând cât durează lumina pentru a ajunge la el, le va permite să se vadă în urmă până acum 11 miliarde de ani.
„Unul dintre modurile principale pe care le învățăm despre universul nevăzut este prin efectele sale subtile asupra aglomerării galaxiilor”, a declarat Daniel Eisenstein, co-purtătorul de cuvânt al DESI, al Universității Harvard. „Noile hărți de la DESI vor oferi un nivel rafinat de sensibilitate în studiul nostru despre cosmologie.”
Pe parcursul celor cinci ani de operațiuni planificate, DESI va măsura viteze de aproximativ 30 de milioane de galaxii și quasari - găuri negre supermassive înconjurate de un disc de material orbitant, potrivit Brenna Flaugher, un om de știință al proiectului DESI, care conduce Departamentul de Astrofizică la Acceleratorul Național Fermi Laborator.
"În loc de una la rând, putem măsura viteza a 5.000 de galaxii la un moment dat", a spus ea.
Instrumentul, o colaborare între 71 de instituții de cercetare, va capta de aproximativ 10 ori mai multe date decât predecesorul său, BOSS.
„Acest proiect se referă la generarea de cantități uriașe de date”, a declarat directorul DESI, Michael Levi, al Laboratorului Național Lawrence Berkeley, departamentul de energie (Berkeley Lab), care conduce proiectul. Cercetătorii vor folosi datele în simulările computerizate ale universurilor.
Silber și echipa sa au produs deja 3.000 de roboți de poziționare și i-au instalat în petale în formă de pană care vor fi încorporate în planul focal al instrumentului. Cele șase lentile DESI urmează în prezent un tratament final la University College London și vor fi expediate în Statele Unite în primăvara acestui an, pentru ca instalarea componentelor să poată începe.
DESI este de așteptat să efectueze primele măsurători în primăvara anului 2019.
