Temná energie je tajemná síla pohánějící expanzi vesmíru. Nevíme, co je temná energie, i když tvoří asi 68 % vesmíru. A expanze se zrychluje, což jen přidává na tajemnosti.
Nový nástroj s názvem Spektroskopický přístroj temné energie (DESI) bude studovat temnou energii. Činí tak s 5 000 novými robotickými „očima“.
Vědci a inženýři dali teleskopu Mayall na národní observatoři Kitt Peak 5 000 nových optických očí. 4metrový (13 stop.) dalekohled funguje od roku 1973, ale je znovu uveden do provozu s jediným účelem: prozkoumat temnou energii jako Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Jeho 5 000 nových očí bude mapovat vzdálenost mezi Zemí a miliony galaxií a kvasarů.
'Bezprecedentní mapy z DESI nám umožní měřit, jak se vesmír v průběhu času rozšiřoval, abychom viděli, jak gravitace a temná energie soutěží o tažení a roztlačování materiálu.'
Profesor Daniel Eisenstein, Centrum pro astrofyziku | Harvard & Smithsonian, spolumluvčí DESI
DESI je výsledkem spolupráce téměř 500 výzkumných pracovníků ze 75 různých institucí ve 13 zemích. Trvalo deset let, než jsme se dostali k tomuto prvnímu snímku světla ze vzdálených galaxií. Ale tento ukázkový obrázek je jen ochutnávkou toho, co přijde.
Srdcem DESI je 5 000 optických senzorů, z nichž každý je řízen roboticky. Senzory jsou umístěny za ohniskovou rovinou čoček, které tvoří zbytek dalekohledu.
DESI automaticky míří na předem vybrané sady galaxií, shromažďuje jejich světlo a poté toto světlo rozděluje do úzkých barevných pásů, aby přesně zmapovalo jejich vzdálenost od Země. Dokáže měřit, jak moc se vesmír rozšířil, když toto světlo putovalo k Zemi. Za ideálních podmínek může DESI každých 20 minut procházet novou sadou 5000 galaxií.
5000 spektroskopických „očí“ DESI může pokrýt oblast oblohy asi 38krát větší, než je oblast Měsíce v úplňku, jak je vidět na tomto překrytí ohniskové roviny DESI na noční obloze (nahoře). Dustin Lang, Aaron Meisner, DESI Collaboration/ Představte si Sky Viewer ; NASA/JPL-Caltech/UCLA; a Starší průzkumy projekt
„Po deseti letech plánování a výzkumu, vývoje, instalace a montáže jsme rádi, že DESI může brzy začít svou výpravu za odhalením tajemství temné energie,“ řekl ředitel DESI Michael Levi z ministerstva energetiky. Národní laboratoř Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), vedoucí instituce pro výstavbu a provoz společnosti DESI.
„Většina hmoty a energie ve vesmíru je temná a neznámá a experimenty nové generace, jako je DESI, jsou naší nejlepší sázkou na odhalení těchto záhad,“ dodal Levi. 'Jsem nadšený, když vidím, jak tento nový experiment ožívá.'
Vnitřek 4metrového dalekohledu Mayall na národní observatoři Kitt Peak v Arizoně. Obrazový kredit: Kitt Peak/DESI
Síla DESI pochází z jeho schopnosti měřit 5 000 galaxií najednou, jednu s každým ze svých robotických optických senzorů. Každý senzor má šířku lidského vlasu a za dobrých podmínek dokážou zaostřit na nový cíl zhruba za dvě sekundy. To znamená, že během pouhé jedné minuty může DESI přepnout z jedné sady 5 000 galaxií na jinou sadu 5 000 galaxií.
Ze senzorů se světlo z těchto vzdálených galaxií a kvasarů šíří 241 km (150 mil) sítí optických kabelů do spektrografů. Spektrografy rozdělují světlo na tisíce vlnových délek. Vesmír se rozpíná a vzdálené galaxie se od nás vzdalují rychleji než bližší galaxie. Rozdělením světla z těchto vzdálených galaxií a měřením natažených vlnových délek mohou vědci určit, jak rychle se jednotlivé galaxie od nás vzdalují.
Jeden z deseti „okvětních lístků“ nebo „klínů“ DESI s nainstalovanými některými senzory. Každý klín obsahuje 500 optických senzorů, přičemž každý senzor je řízen roboticky tak, aby cílil na samostatný cíl. Dohromady může DESI měřit 5 000 galaxií nebo kvasarů najednou. Obrazový kredit: Berkeley Lab.
'Galaxie nejsou ve vesmíru rozptýleny náhodně, ale místo toho tvoří složitý vzorec, ze kterého se můžeme dozvědět o složení a historii vesmíru.'
PROFESOR DANIEL EISENSTEIN, CENTRUM ASTROFYZY | HARVARD & SMITHSONIAN, DESI SPOLUPRACOVATEL
DESI využívá rychlosti a vzdálenosti galaxií k vytvoření 3D mapy vesmíru. Protože je tak rychlý a dokáže tak rychle zacílit na sadu 5 000 různých galaxií a kvasarů, DESI zmapuje 20krát více objektů než kterýkoli předchůdce. Dohromady DESI změří a zmapuje 35 milionů galaxií a 2,4 milionů kvasarů.
Profesor Daniel Eisenstein z Centra astrofyziky | Harvard & Smithsonian slouží jako spolumluvčí spolupráce. V tisková zpráva řekl: „Galaxie nejsou ve vesmíru rozptýleny náhodně, ale místo toho tvoří složitý vzorec, ze kterého se můžeme dozvědět o složení a historii vesmíru. Bezprecedentní mapy od DESI nám umožní změřit, jak se vesmír v průběhu času rozpínal, abychom viděli, jak gravitace a temná energie soutěží o tažení a roztlačování materiálu.
Ale 3D mapa vesmíru od DESI udělá víc než jen osvětlit temnou energii. Vytvoří nesmírně cenný datový soubor spektroskopických informací, které lze použít k řešení dalších problémů astrofyzikálního výzkumu.
Temná energie je tajemná síla, která pohání expanzi vesmíru a tato expanze nabírá na rychlosti. Obrazový kredit: Goddard Space Flight Center NASA
Profesor Douglas Finkbeiner z Centrum astrofyziky | Harvard & Smithsonian vysvětluje: „Krásným aspektem DESI je schopnost kombinovat přesnou kalibraci a nové statistické nástroje s nezpracovanou velikostí souboru dat. Těším se na příležitost DESI nejen studovat temnou energii, ale Mléčnou dráhu, galaxie, kvasary a vše mezi tím.“
Návrh, stavba, instalace a testování zařízení jako DESI je obrovský úkol. Ale z jiného úhlu pohledu, práce skutečně začíná, až když vědci dostanou do rukou data DESI. A jak jsme viděli u některých podniků, jako je například mise Cassini, vědecké úsilí o pochopení dat pokračuje dlouho po skončení mise. A tato data mohou být plná překvapení.
'Jsem opravdu nadšený, když vidím, co jsme našli, co jsme ani nehledali.'
Parker Fagrelius, projektový vědec, Berkeley National Laboratory
„Tyto velké projekty se stavějí roky, provozují se a roky se chápou,“ říká Eisenstein. „DESI by nebylo možné bez odhodlání stovek lidí, kteří se společně spojili, aby dosáhli těchto cílů. V mnoha ohledech je to radost a odkaz těchto průzkumů.“
'Myslím si, že množství dat, které budeme schopni shromáždit, otevře ještě více otázek a odpovědí v astrofyzice a kosmologii, na které se ještě neumíme zeptat,' řekl Parker Fagrelius, projektový vědec z Berkeley National Laboratory. . 'Jsem opravdu nadšený, když vidím, co jsme našli, co jsme ani nehledali.'
Více:
- Tisková zpráva: DESI otevírá svých 5000 očí, aby zachytil barvy vesmíru
- Spektroskopický přístroj temné energie
- Video z Berkeley Lab: Vytvoření největší 3D mapy vesmíru