V roce 2015 začala stavba nového dalekohledu nazvaného Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Později v tomto roce zahájí svou pětiletou misi. Jeho cíl? Vytvořit 3D mapu vesmíru s nebývalými detaily, zobrazující rozložení hmoty.
Tato podrobná mapa umožní astronomům zkoumat důležité aspekty kosmologie, včetně temné energie a její role v expanzi vesmíru.
DESI je spolupráce mezi několika národy: USA, Velkou Británií, Francií, Španělskem a Mexikem, přičemž hlavním sponzorem je Ministerstvo energetiky USA. Přispělo také několik dalších institucí a nadací. Samotný DESI je výkonný spektrograf a je zabudován do stávajícího 4m dalekohledu Mayall na observatoři Kitt Peak v Arizoně.
Jádrem DESI je 5 000 jednotlivých robotů velikosti tužky. Každý z 5000 robotů ovládá jedno optické oko a společně zachycují spektra v rozsahu vlnových délek od 360 nm do 980 nm. „Uvidí“ z blízkého ultrafialového záření, přes viditelné světlo a do infračervené části elektromagnetického spektra.
Tento obrázek ukazuje spektrum zachycené jedním z 5000 optických očí DESI. Cílem je M33, galaxie Triangulum. Spektrum odhaluje přítomnost určitých prvků a pomáhá měřit vzdálenost ke galaxii. Image Credit: DESI Collaboration; Starší průzkumy; NASA/JPL-Caltech/UCLA
Jakmile bude v provozu, každé z 5000 očí DESI bude pozorovat jednu, předem vybranou galaxii najednou. Za nejlepších podmínek dokončí sadu 5 000 pozorování galaxií každé dvě minuty, než celý dalekohled natočí svou ohniskovou rovinu na další sadu cílů.
DESI bude opakovaně mapovat vzdálenost ke stejným 35 milionům galaxií a 2,4 milionům kvasarů, které za pět let provozu pokrývají asi jednu třetinu oblohy. Na konci jeho pozorovacího programu budeme mít mapu expanze této části vesmíru během pětiletého časového období.
„Po deseti letech plánování a výzkumu, vývoje, instalace a montáže jsme potěšeni, že DESI může brzy začít svou výpravu za odhalením tajemství temné energie,“ řekl ředitel DESI Michael Levi ve zprávě. tisková zpráva .
Ohnisková planeta DESI obsahuje 5 000 robotických očí z optických vláken. Image Credit: DESI Collaboration
Před lety program Cosmic Frontiers ministerstva energetiky identifikoval potřebu širokoúhlého spektroskopického průzkumu a DESI to konečně poskytne. Podle webu DESI nový přístroj „poskytne nová měření, která mohou omezit teorie modifikované gravitace a inflace, a poskytne špičkové limity součtu hmotností neutrin“.
Úkolem DESI je analyzovat světlo, které každé z jeho očí shromažďuje ze vzdálené galaxie nebo kvasaru. Světlo z těchto galaxií bylo vyzařováno již dávno, takže v jistém smyslu se DESI dívá zpět v čase. Některé z jejích cílů jsou 12 miliard let zpět v čase.
'Je to bláznivý, šílený nástroj, který dáváme dohromady.'
Joseph Silber, vedoucí inženýr ohniskové roviny, DESI, Berkeley Lab
Na každém z cílů DESI jsou vytištěny Baryonické akustické oscilace (BAO). To jsou fluktuace hustoty v baryonické neboli „normální“ hmotě. Tyto fluktuace mohou fungovat jako jakési „vládce“ v kosmologii, podobně jako jak standardní svíčky se používají k měření vzdálenosti. Ale odemknutí informací v těchto BAO vyžaduje podrobné měření spekter každého cíle. Tato spektra pak lze použít k vytvoření velké 3D mapy jedné třetiny oblohy, což je zastřešující cíl DESI.
Tato mapa odhalí příběh expanze vesmíru, který je poháněn temnou energií.
Vesmír se rozpíná, ale rychlost rozpínání není konstantní. Asi před 7,5 miliardami let se rychlost expanze zrychlila. Důvody toho nejsou známy, ale síla, která je za to odpovědná, se nazývá temná energie. Obrazový kredit: Ann Feild (STScI) – http://hubblesite.org/newscenter/archive/releases/2001/09/image/g/ NEBO http://science.nasa.gov/astrophysics/focus-areas/what -is-dark-energy/, Public Domain, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=37294788
'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 z Centra astrofyziky | Harvard & Smithsonian
„Blahopřejeme týmu DESI z amerických a mezinárodních laboratoří a univerzit k vývoji tohoto úžasného, nejmodernějšího spektroskopického přístroje,“ řekla Kathleen Turner, programová manažerka DESI z Úřadu pro fyziku vysokých energií Ministerstva energetiky. 'Všichni se těšíme, až využijeme vynikající přesnost DESI k mapování rozpínání vesmíru v průběhu času.'
„Toto je vyvrcholení 10 let tvrdé práce neuvěřitelně oddaného a talentovaného týmu a velký úspěch pro všechny zúčastněné,“ řekl ředitel DESI Michael Levi.
„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,“ řekl profesor Daniel Eisenstein z Centra pro astrofyziku | Harvard & Smithsonian, který slouží jako spolumluvčí spolupráce.
V březnu bylo jasné, že pandemie koronaviru zasáhne DESI. Fáze závěrečného testování přístroje musela být odstavena. Ale byla tu jedna šance zachytit poslední velkou dávku dat o obloze, takže pracovníci DESI s tím pokračovali. V polovině března pak byly DESI a observatoř Kitt Peak uzavřeny, aby zabránily šíření nového koronaviru.
Jak se ukázalo, tato poslední várka testovacích dat byla kritická v kritickém rozhodnutí 4 zařízení, což je milník dokončení. Tyto testovací pozorovací běhy byly důležitými zkušebními běhy a pomohly operátorům identifikovat případné zádrhely a odstranit je. 11. května federální poradní sbor formálně dokončil projekt.
Nyní je DESI připraveno jít. A po letech práce má tým za ní chuť začít.
'Předčasné návraty z přístroje byly po letech vývoje velmi potěšující,' řekl Daniel Eisenstein, mluvčí DESI a profesor astronomie na Harvardské univerzitě. 'Nyní se celý tým touží dozvědět, co nás data DESI naučí o vesmíru.'
Vesmír nemůže skrývat svá tajemství navždy.