Paul Martini, DESI Instrument Scientist
Mayo 17, 2021
El descubrimiento de la aceleración cósmica hace más de veinte años capturó la imaginación del público en general y de los científicos profesionales por igual, y la causa de esta aceleración sigue siendo una de las mayores cuestiones sin resolver de la ciencia. Algo misterioso, como una nueva partícula, una nueva fuerza de la naturaleza o alguna propiedad del propio espacio, está superando la atracción gravitacional de toda la masa del universo. Si bien comúnmente llamamos al origen de esta aceleración “energía oscura”, nombrarla no resolvió el misterio, ni tampoco las últimas dos décadas de estudios del cielo progresivamente más grandes y sofisticados.
Que entre el sondeo DESI. Durante la última década, cientos de científicos e ingenieros han trabajado para construir un nuevo instrumento y diseñar un estudio capaz de construir la medición más precisa de la historia de la expansión cósmica. El viernes 12 de mayo este trabajo se concretó con el lanzamiento formal de las observaciones del sondeo. Y durante los próximos cinco años, DESI medirá aproximadamente 35 millones de galaxias y cuásares que se extienden a lo largo de unos 12 mil millones de años de historia cósmica. Estas observaciones medirán un orden de magnitud más de objetivos que el sondeo más grande hasta la fecha, y completarán estas observaciones en una pequeña fracción del tiempo.
DESI tiene como objetivo estudiar unos 14,000 grados cuadrados del cielo nocturno, que corresponde a la mayor parte del cielo visible desde Arizona. Haremos esto con más de 15,000 observaciones únicas que llamamos mosaicos. Cada uno de estos mosaicos es una configuración única de los 5000 cables de fibra óptica colocados robóticamente y diseñados para recolectar la luz de galaxias y cuásares específicos distribuidos en el campo de visión de 3.2 grados de diámetro del instrumento.
La siguiente imagen muestra una pequeña fracción de este campo de visión que incluye el cercano cúmulo de galaxias Coma, una de las mayores concentraciones de galaxias en el universo local. Los círculos en el panel inferior ilustran la alta densidad de las observaciones espectroscópicas obtenidas con un solo mosaico. Casi 10,000 de estos mosaicos están diseñados para buenas y excelentes condiciones, como cuando la Luna no afecta de manera apreciable la oscuridad del cielo nocturno. En estos casos, observamos nuestros objetivos más débiles, incluidas las galaxias rojas luminosas, las galaxias de línea de emisión y los cuásares. Los mosaicos restantes apuntan a galaxias más brillantes y estrellas de la Vía Láctea, fuentes que se pueden observar cuando la luna es más brillante y puede haber una nubosidad moderada.
Como el sondeo de DESI será mucho más grande que los sondeos anteriores, anticipamos que mediremos la aceleración cósmica y otros parámetros con errores estadísticos sustancialmente menores. Sin embargo, para lograr plenamente estos beneficios y no estar limitados por los efectos sistemáticos, es especialmente importante para nosotros planificar cuidadosamente todos los aspectos del diseño experimental y maximizar la reproducibilidad de nuestro trabajo. Un aspecto de esto es que hemos construido importantes sistemas de software y hardware para ayudarnos a lograr la misma sensibilidad en todos nuestros mosaicos, a pesar de que se observarán en noches distribuidas durante cinco años y se obtendrán en noches con cantidades variables de turbulencia atmosférica o visión, y cantidades variables de cobertura de nubes. Otros aspectos incluyen algoritmos magníficos y repetibles que manejan todos los aspectos de la observación, desde la selección de objetivos potenciales hasta la asignación de objetivos a las fibras individuales y la medición de sus propiedades.
Hemos pasado los últimos meses construyendo, probando y refinando todos estos aspectos del sondeo con observaciones cada vez más sofisticadas y extensas. Durante esta fase de validación del sondeo, hemos obtenido más de 1 millón de desplazamientos al rojo únicos, lo que ya ha convertido a DESI en el segundo estudio de desplazamiento al rojo espectroscópico más grande del mundo antes de que comience formalmente. En los próximos meses, esperamos que la cantidad de nuevas galaxias y cuásares que medimos continúe expandiéndose, ¡al igual que el Universo mismo!
