Quan observem una galàxia al cel no podem saber directament la distància a la que es troba de nosaltres: podria ser una galàxia lluminosa però llunyana, o una galàxia petita i poc lluminosa però pròxima a nosaltres. Malgrat això, gràcies les mesures del desplaçament cap al roig (“redshifts”) podem classificar les galàxies segons la seva distància i convertir la nostra imatge plana del cel en un mapa tridimensional.
El desplaçament cap al roig descriu, per exemple, com el color de la llum que observem en galàxies llunyanes es desplaça cap a freqüències més vermelles. És un cas semblant al de les ones de so: el soroll d’un tren que s’allunya de nosaltres també es desplaça cap a freqüències més baixes.
Des de la dècada dels 1970, els cartografiats de galàxies obtinguts a partir de les mesures del desplaçament cap al roig han esdevingut una poderosa eina per explorar el contingut i les lleis de l’univers. El procés que s’inicià amb uns pocs milers de galàxies, i es desenvolupà cap a finals dels anys 70 i durant els anys 80 amb mostres cada cop més grans, i després, en els últims 20 anys, s’expandí encara més, passant de centenars de milers a milions de galàxies (amb experiments com el Two-degree Field Redshift Survey o l’Sloan Digital Sky Survey) assoleix en l’actualitat una nova dimensió.
Durant els seus cinc anys de funcionament, DESI obtindrà l’espectre d’aproximadament 30 milions de galàxies, tot recobrint una tercera part del cel i fent un mapa d’un volum enorme de l’univers abarcant fins uns onze mil milions d’anys cap al passat.
Aquests mapes de l’univers revelen un patró fascinant en la distribució de galàxies, amb grans acumulaments a escales de pocs milions d’anys llum, i amb petites—però tot i així detectables—fluctuacions a escales de centenars de milions d’anys llum. Ara sabem que aquests patrons s’han originat en un univers molt primitiu, probablement durant la primera fracció de segon després del Big Bang. Els acumulaments de galàxies creixen contínuament degut a l’acció de la gravetat: en les regions amb més sobredensitat hi ha una atracció gravitacional més gran que poc a poc sobrepassa l’expansió còsmica, produint un augment de la densitat. A partir d’unes fluctuacions minúscules la gravetat ha fet créixer l’amplitud de les estructures, produint acumulacions de matèria que han format galàxies, i fins i tot acumulacions més grans que també podem detectar en els mapes.
L’estructura a gran escala de l’univers és molt útil per a la investigació cosmològica doncs presenta una visió pràcticament inalterada de les perturbacions de la densitat tal i com existien fa molt temps, i proporciona una forma senzilla de mesurar els efectes de la gravetat a escales de centenars de milions d’anys llums. Aquestes possibilitats científiques són la principal font de motivació de DESI.
Utilitzar mapes de l’estructura a gran escala de l’univers implica desenvolupar anàlisis estadístics per a mesurar la diferència entre la distribució observada de galàxies i una distribució aleatòria de punts. A partir dels models cosmològics desenvolupats pels científics és possible fer prediccions detallades de les propietats estadístiques d’aquests mapes.
Tot i això, cap mapa és perfecte, perquè tant els instrument, com l’atmosfera, com fins i tot la Via Làctea creen altres fonts aparents de fluctuacions del nombre de galàxies. Corregir aquestes imperfeccions, construir tests estadístics, i calcular de forma precisa els errors en les mesures requereix una treball molt curós, particularment a les escales del cartografiat de DESI. La col·laboració científica DESI, basant-se en dècades de desenvolupament progressiu en el camp de l’estructura a gran escala i de l’execució de cartografiats del desplaçament cap al roig de galàxies, està construint les eines necessàries per dur a terme aquest projecte.
