Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI)

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El sondeo de velocidades peculiares de DESI

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Christoph Saulder, Postdoc at KASI
Octubre 11, 2021

Si bien el objetivo principal de DESI es obtener desplazamientos al rojo espectroscópicos para millones de galaxias para mapear la historia de expansión del universo, también existen programas de focalización secundaria que complementan el sondeo principal de DESI y sus objetivos científicos. El sondeo de velocidades peculiares de DESI es uno de estos programas y tiene como objetivo mejorar las mediciones de parámetros cosmológicos en el universo local.

Y sin embargo se mueve…
Incluso cuando se tiene en cuenta la expansión del universo (“el flujo de Hubble”), las galaxias no se quedan sin hacer nada, sino que se mueven debido a sus interacciones gravitacionales mutuas. Estos movimientos propios, a los que se hace referencia como velocidades peculiares en nuestro contexto, codifican información sobre la distribución de la materia. Por defecto, DESI mide los corrimientos al rojo de las galaxias, que son una combinación de los corrimientos al rojo cosmológicos causados ​​por la expansión del universo y los corrimientos al rojo causados ​​por movimientos peculiares. Como los corrimientos al rojo cosmológicos se correlacionan con las distancias a estas galaxias, se pueden usar indicadores de distancia independientes del corrimiento al rojo en combinación con las mediciones del corrimiento al rojo para obtener las velocidades peculiares (radiales) de estas galaxias. Como queremos medir las velocidades peculiares para un gran número de muestras, no podemos esperar a que una rara supernova de tipo Ia explote en cada una de ellas y la mayoría de ellas están demasiado lejos para que podamos resolver las estrellas variables Cefeidas. Por lo tanto, tenemos que confiar en indicadores de distancia independientes del corrimiento al rojo menos precisos, pero más fácilmente accesibles, como las relaciones de escala de galaxias, en particular el plano fundamental y la relación de Tully-Fisher. Estos nos permiten medir las distancias, y por lo tanto las velocidades peculiares, a un gran número de galaxias en el universo local (con un corrimiento al rojo de menos de 0.1).

Las aguas tranquilas corren profundas…
La relación de escala que obedece una galaxia depende de su tipo morfológico. Las galaxias que esencialmente no tienen gas frío y, por lo tanto, no tienen formación estelar en curso, aparecen como galaxias elípticas de aspecto relativamente aburrido. Estas galaxias en reposo siguen el plano fundamental, que relaciona la cinemática interna de estas galaxias expresada como la dispersión de velocidad central con su brillo superficial y tamaño físico. Al comparar el tamaño físico predicho por esta relación con su tamaño angular en el cielo, podemos obtener la distancia a dicha galaxia mediante el uso de trigonometría simple. Si bien las mediciones del tamaño angular y el brillo superficial se pueden realizar con los datos ya recopilados de el sondeo fotométrico DESI Legacy Imaging Survey, necesitaremos datos espectroscópicos para la dispersión de la velocidad central. La dispersión de la velocidad central cuantifica la dispersión estadística del movimiento de las estrellas en el centro de una galaxia.

El impacto de la dispersión de velocidad central σ0 en la forma de dos líneas espectrales. (crédito: ChangHoon Hahn)

En DESI, las fibras recolectan espectros de las partes más internas de estas galaxias. En estos espectros, la dispersión de la velocidad central se manifiesta como un ensanchamiento de las líneas espectrales. Sin embargo, para recuperar de manera confiable estas características, se necesitan datos espectroscópicos de excelente calidad. Afortunadamente, la mayoría de nuestros objetivos son galaxias brillantes, que son áreas enmascaradas en las que no hay galaxias de alto corrimiento al rojo apuntadas en DESI durante el tiempo de oscuridad (las mejores condiciones de observación). Esto significa que nuestras observaciones adicionales tienen poca competencia y, en el transcurso de el sondeo de DESI, podremos recopilar los datos que necesitamos sin interferir con las principales observaciones de DESI.

Da vueltas y vueltas…
La velocidad máxima de rotación de las galaxias espirales está estrechamente relacionada con su luminosidad absoluta a través de la llamada relación Tully-Fisher. Al comparar la luminosidad absoluta predicha con la luminosidad aparente observada en el DESI Legacy Imaging Survey, se puede derivar la distancia a estas galaxias. La velocidad de rotación máxima se puede medir colocando fibras a lo largo del eje semi-mayor de la galaxia y simplemente comparando los corrimientos al rojo medidos en estas ubicaciones. Como nuestros objetivos son galaxias grandes y brillantes, la geometría de DESI a menudo incluso requiere que se coloquen fibras en algún lugar de estas galaxias, por lo que nos aseguramos de que terminarán en la mejor ubicación posible para maximizar nuestra producción científica.

Estas figuras ilustran cómo los datos adicionales sobre velocidades peculiares pueden mejorar la fuerza de las mediciones cosmológicas de DESI en corrimientos al rojo bajos. (crédito: Cullan Howlett)

La respuesta a la vida, el universo y todo
Si bien parece simple, pasar de los corrimientos al rojo y las mediciones de distancia independientes del corrimiento al rojo a movimientos peculiares, se requiere mucho modelado cuidadoso de todo tipo de sesgos y efectos de selección. Al final, queremos obtener medidas sólidas para los parámetros cosmológicos a partir de los datos. Las velocidades peculiares pueden complementar las mediciones sobre el crecimiento de la estructura que generalmente son de las distorsiones espaciales de desplazamiento al rojo y, por lo tanto, podemos obtener restricciones más estrictas sobre el parámetro cosmológico f σ8, también denominado tasa de crecimiento (de la estructura). Su evolución a lo largo del tiempo y su dependencia de escala se pueden utilizar para probar posibles desviaciones de la relatividad general. Además, al utilizar las relaciones de escala de galaxias como indicadores de distancia, podemos recopilar datos sobre la cinemática de una gran muestra de galaxias que nos ayudarán a comprender mejor la relación del halo de la materia oscura.

Paso a paso…
Pudimos obtener nuestras primeras mediciones utilizando los datos de validación de el sondeo de DESI, en particular la muestra del 1%. Estos primeros resultados nos ayudaron a probar y mejorar nuestros métodos de selección de objetivos, que ahora se aplican a la encuesta principal DESI en curso. Actualmente estamos preparando varias publicaciones, que se darán a conocer junto con la primera liberación pública de datos de DESI, que presentarán los detalles de nuestros métodos de selección de objetivos y los primeros resultados del plano fundamental y la relación Tully-Fisher. Si bien los datos recopilados hasta ahora son suficientes para las calibraciones básicas de nuestros métodos, aún pasarán años hasta que se complete el sondeo y tengamos datos suficientes para obtener resultados científicos sólidos y la posibilidad de descubrir cualquier física nueva más allá de nuestro modelo estándar actual.

Un DESI mejorado regresa al cielo

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Claire Poppett, Lawrence Berkeley National Laboratory
Octubre 1, 2021

Cualquiera que haya observado con el instrumento DESI ha experimentado posicionadores incomunicables en el plano focal que conducen a pausas frustrantes en el programa de observación mientras el observador principal o un experto en el plano focal trabaja para recuperar estos dispositivos. Durante la temporada de monzones de verano de Tuczon en 2021, un equipo de miembros de la colaboración DESI trabajó con el personal de NOIRLab para actualizar el instrumento DESI y hacer de estas experiencias un problema del pasado.

Un técnico retira con cuidado las fibras (azul) y los conectores electrónicos (arco iris) de los soportes eléctricos y mecánicos.

Para comprender por qué estos posicionadores se vuelven incomunicables, primero debemos comprender cómo se comunican.

Los posicionadores de DESI se comunican a través de un controlador de red de área  (dispositivo CAN, por las siglas en inglés de Controller Area Network) y están agrupados en parches de 25-75 posicionadores por cada dispositivo CAN. Desafortunadamente, hemos descubierto que si un solo posicionador tiene una señal de comunicación defectuosa, puede afectar a los otros posicionadores en ese parche. El problema más grande aquí es que esta pérdida en las comunicaciones conduce a una pérdida en su telemetría y la posibilidad de que puedan exceder nuestros límites de temperatura sin nuestro conocimiento. La colaboración acordó que este problema debía solucionarse y entonces desarrolló un plan de remediación.

Se determinó que la forma más sencilla de poder apagar un posicionador defectuoso era agregar un interruptor de relé en el hardware, pero esto requería una mejora importante en la arquitectura del plano focal. Esto no fue posible sin quitar el plano focal del telescopio y, por lo tanto, a fines de julio, el personal de NOIRLab comenzó la ardua tarea de llevar el telescopio a un estado que hiciera posible quitar los pétalos del plano focal e instalarlos en carros de trabajo instalados en carpas limpias temporales en el piso C del Mayall.

Se retira uno de los 10 pétalos de la parte posterior del plano focal con el telescopio asegurado en la plataforma sureste.

Una vez que los pétalos estuvieron en el piso, se tuvo que manipular cada fibra y cada cable posicionador para quitar los viejos tableros de comunicaciones de los pétalos para permitir la instalación de nuevos tableros con interruptores de relé. Estas actualizaciones se realizaron en los 10 pétalos e incluyeron pruebas exhaustivas para garantizar que todos los dispositivos ahora se comunican de la manera más confiable posible. El último pétalo se volvió a insertar en el plano focal el 25 de agosto y, a la hora del almuerzo del día siguiente, pudimos declarar que teníamos un plano focal saludable.

Después de solo 10 semanas de inactividad, el instrumento se volvió a poner en funcionamiento durante la semana del 12 de septiembre. Recalibración del plano focal. Las observaciones de el Sondeo Principal se reanudaron en la noche del 21 de septiembre. A pesar de la luna llena, ¡se midieron 60,000 corrimientos al rojo del sondeo de galaxias brillantes (Bright Galaxy Survey) esa primera noche de regreso!

Hasta ahora, todas las señales apuntan a un plano focal DESI verdaderamente mejorado y podemos esperar con entusiasmo muchos años más de ciencia DESI.

DESI batiendo récords

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David Schlegel, Lawrence Berkeley National Laboratory
October 13, 2021

DESI ha batido sus propios récords, mapeando la ubicación tridimensional de 100,000 galaxias distantes y cuásares solo en la noche del 8 de octubre de 2021.

El sondeo principal de DESI comenzó la noche del 14 de mayo de 2021. Casi 100 científicos se unieron al equipo de operaciones en Zoom esa noche para presenciar el comienzo del sondeo. No fue una noche perfecta, ya que la “visión” (el cielo borroso debido a la turbulencia atmosférica) fue peor de lo habitual y se perdió algo de tiempo debido a errores de comunicación de los instrumentos. Aún así, se observaron ocho mosaicos de tiempo oscuro y diez mosaicos de tiempo brillante, lo que fue suficiente para establecer un récord (para cualquier telescopio) de mapear 60,000 galaxias en una sola noche.

La eficiencia operativa de DESI se ha mejorado desde esa primera noche. Un aspecto importante de esto es la “robustez” de los complejos sistemas de control e instrumentos. Hay 5,000 robots de fibra en el extremo superior del telescopio ordenados para moverse cada 15 minutos, 6 cámaras de guía, 4 sensores de frente de onda ópticos, 30 cámaras criogénicas que toman datos en la sala del espectrógrafo, una gran variedad de sensores y docenas de computadoras para controlar todos estos sistemas. No es raro tener fallas menores y no críticas en algún lugar del sistema, y ​​esas fallas deben ser detectadas en lugar de detener todo el sistema.

La eficiencia operativa también se basa en una cuidadosa coreografía de reconfiguración del instrumento entre observaciones: el telescopio se desplaza a su siguiente ubicación en el cielo, el plano focal se vuelve a enfocar a medida que las 375 toneladas de peso en movimiento se hunden ligeramente bajo la gravedad, los 5,000 robots de fibra se vuelven a posicionar para señalar las ubicaciones de galaxias no observadas, y se lee la exposición espectroscópica anterior. El tiempo de exposición intermedia para este baile de actividades que era típicamente de 3 minutos durante la primera noche del sondeo se ha reducido a 2 minutos y 15 segundos. Para esta noche en particular que estableció un récord, la eficiencia del obturador abierto fue del 87%, lo que significa que esa es la fracción de tiempo que los obturadores de los espectrógrafos estuvieron abiertos e integrando la luz de galaxias distantes.

¡Finalmente, el clima debe cooperar! La noche del 8 de octubre fue una noche completamente “oscura”, lo que significa que la luna estaba debajo del horizonte. Los cielos estaban despejados (“fotométricos”) durante todos menos unos minutos cuando una fina capa de nubes se abrió paso. Y la “visión” fue excelente, de tal manera que la confusión de la atmósfera fue de menos de 1 segundo de arco durante la mayor parte de la noche. El cielo no estaba tan oscuro como las mejores noches, en parte porque estábamos observando cerca del plano de la eclíptica donde las partículas de polvo en el sistema solar reflejan pequeñas cantidades de luz del sol. En combinación, el clima era lo suficientemente bueno como para correr a una velocidad de medición del 120%, lo que significa un 20% más rápido de lo esperado en condiciones nominales buenas.

TEl cielo nocturno visto desde la cámara todo-cielo de Kitt Peak en la noche del 8 de octubre de 2021. Era una noche clara y oscura, con la Vía Láctea pasando por encima de nosotros temprano en la noche.

¿Cuántas galaxias se mapearon en esta noche? Completamos observaciones en 29 mosaicos de tiempo oscuro (con un mosaico completando las observaciones de una noche anterior). Cada uno de esos mosaicos incluía aproximadamente 4,200 objetivos de alto desplazamiento al rojo (galaxias o cuásares), con las 800 fibras restantes asignadas a objetivos de calibración. La mayoría de esas galaxias fueron “desplazadas al rojo” (mapeadas) en una sola observación. Estos datos fueron analizados a las 10 am de la mañana siguiente en NERSC (por las siglas en inglés de National Energy Research Scientific Computing Center, el Centro Nacional de Computación Científica de Investigación Energética) para confirmar desplazamientos al rojo confiables para 98,954 galaxias y cuásares. Además, dos mosaicos de tiempo brillante observados durante el crepúsculo vespertino midieron los desplazamientos al rojo de 4,225 galaxias de bajo desplazamiento al rojo, lo que eleva el recorrido total a 103,179 galaxias y cuásares.

¿Se batirá este récord en el futuro? Seguramente, aunque solo sea porque las noches se hacen más largas. Esta noche récord tuvo 9 horas 22 minutos de tiempo entre el crepúsculo astronómico (cuando el cielo está más oscuro con el sol al menos 18 grados por debajo del horizonte). Las mejores noches para establecer récords serán las lunas nuevas más cercanas al solsticio de invierno. Este año, serán las noches del 3 de diciembre (10 horas, 57 minutos) y el 1 de enero de 2022 (10 horas, 59 minutos).

Felicitaciones al equipo de observación de la noche del 8 de octubre de 2021: Liz Buckley-Geer (Fermilab, Observador Principal), Abby Bault (Observador de Apoyo de la Universidad de California en Irvine), Mike Wang (Observador de Apoyo de la Universidad de Edimburgo) y Thaxton Smith (NOIRLab, Asistente de Observación).

Cartografía cósmica

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Claire Lamman, Harvard University
Agosto 20, 2021

Para muchos, el término “exploradores” les trae a la mente largos viajes por el océano, aventureros que se sumergen en la jungla y comerciantes que descubren nuevas conexiones entre continentes. La exploración, como profesión, se volvió obsoleta ya que simplemente no quedaban regiones grandes e inexploradas y la Tierra se trazó minuciosamente.

Sin embargo, todavía hay muchas regiones inexploradas más allá de nuestro planeta. Cientos de exploradores de hoy en día están trazando un mapa de las galaxias que nos rodean, una actividad que me gusta considerar como Cartografía Cósmica. Afortunadamente para nosotros, no hay tanto escorbuto ni serpientes involucradas, pero hay un esfuerzo masivo detrás de los sondeos de hoy y la cosmología viene con su propio conjunto de aventuras.

DESI está creando el mapa más detallado hasta ahora de las galaxias cercanas. Para celebrar la conexión entre los primeros exploradores terrestres y cósmicos, hice este DESI artístico al estilo de los primeros mapas del mundo. Aquí hay una guía con algunos de los detalles:

  1. Una historia de nuestro universo. Desde el Big Bang, nuestro universo pasó por muchos cambios a medida que la materia se formó y finalmente hizo estrellas, galaxias y a nosotros. Para comprender cómo ocurren estos cambios y qué tan rápido está creciendo el universo, debemos comprender de qué está hecho.
  2. Gráfico circular del universo. A partir de nuestras observaciones, sabemos que la materia normal (la materia de la que estamos hechos las estrellas, el polvo, tú y yo) solo representa aproximadamente el 5% del contenido del universo. El 26% es materia oscura, materia que no podemos ver, pero podemos estudiar cómo su gravedad afecta la materia normal y la luz que la rodea. El otro 69% es energía oscura. Hasta donde sabemos, lo único que tiene en común con la materia oscura es un nombre espeluznante. La energía oscura es la fuerza misteriosa a la que atribuimos la rápida expansión del cosmos. Para obtener más información, consulta esta publicación del blog.
  3. Mapa de tiempo. La luz necesita tiempo para viajar. La luz que vemos de las galaxias cercanas es relativamente joven, pero la de las galaxias más antiguas proviene de un universo mucho más antiguo. Por lo tanto, podemos vislumbrar cómo se veía el universo en diferentes momentos trazándolo cerca y lejos. Este es el mapa elaborado por Sloan Digital Sky Survey (SDSS) de las galaxias que nos rodean. La Tierra está en el centro. Parece un reloj de arena porque esas son las galaxias en la parte del cielo donde SDSS estaba midiendo. Si observas de cerca, es posible que puedas ver alguna estructura; en los lugares con la mayor cantidad de datos, puedes elegir una esponja o un patrón de red.
  4. DESI. Este es nuestro logo. Nuestra misión es hacer un mapa más detallado para que podamos explorar algunas de las preguntas restantes sobre la energía oscura y la evolución del universo.
  5. La huella de DESI. Este mapa muestra las partes del cielo que DESI está mirando. Lo llamamos la “huella”. Un trozo está al sur de la Vía Láctea (izquierda) y otro al norte (derecha). DESI ya ha seleccionado los 30 millones de galaxias que mediremos. Para obtener más información, consulta esta publicación del blog.
  6. La casa de DESI. DESI se encuentra en la cima de una montaña en Arizona, Kitt Peak (izquierda). Es parte del telescopio más grande de la montaña, el Mayall (derecha).
  7. El telescopio. Esto es lo que se encuentra debajo del domo: una estructura masiva que sostiene un espejo primario de 15 toneladas, arreglos ópticos finamente afinados, un plano focal y una habitación separada llena de espectrógrafos. Más sobre todo esto a continuación.
  8. Cómo funciona. Este es un diagrama simplificado del telescopio. Primero, la luz golpea el espejo primario. Luego se refleja en una serie de lentes antes de llegar al plano focal. El plano focal es un disco de 5,000 posicionadores robóticos, cada uno capaz de recoger la luz de su propia galaxia. La luz de cada robot se envía a través de cables de fibra óptica a espectrógrafos, que miden la luz para que podamos obtener un espectro para cada galaxia (11).
  9. El plano focal. A menudo trazamos los valores de cada posicionador, ya que están colocados en el plano focal. Este es un dibujo de lo que vimos cuando el telescopio apuntó a Andrómeda. Esta galaxia ocupa la cantidad perfecta de cielo para que tengamos una “fotografía” de ella con solo mirar los valores del posicionador. Las otras galaxias están lo suficientemente lejos como para que cada una tenga su propio posicionador.
  10. Los posicionadores. Aquí hay un diagrama de cómo se ve uno de los posicionadores robóticos, con un dibujo de uno en el fondo.
  11. Espectros. Este es el tipo de medición que queremos obtener de cada galaxia. La luz de una galaxia contiene muchas señales, codificadas en la cantidad de luz que está presente para diferentes cantidades de energía. Cuando graficas la intensidad de la luz en función de la energía (o longitud de onda), se ve algo como esto. Este es el espectro de un quásar, un tipo de galaxia brillante con un agujero negro muy activo en su centro. Esperamos ver ciertos picos en ciertos niveles de energía. Estos cambian según el movimiento de la galaxia y nos permiten medir su distancia. Para obtener más información, consulta esta publicación del blog.

Más detalles

12. Draco.Ubicaciones de estrellas y arte de la constelación Draco. ¡No puedes tener un mapa antiguo sin una serpiente!

13. Tomog. Tomog es la palabra Oʼodham para la Vía Láctea. La gente de Tohono O’odham es nativa de Kitt Peak y de la tierra que la rodea.

14. Lingüística cósmica. Estas ecuaciones ayudan a los astrónomos a describir y estudiar la cosmología. Expresan todo, desde cómo otros objetos se ven más tenues hasta cómo los diferentes componentes del universo afectan su evolución.

15. El perro de DESI. Nuestra querida mascota, el coyote DESI, con la constelación de Canis major, o “el can mayor”.

Diversidad de cuásares en DESI SV

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Victoria Fawcett, Durham University
Julio 22, 2021

A medida que el sondeo principal de DESI se pone realmente en marcha, quiero reflexionar sobre la asombrosa calidad de los espectros de cuásares DESI observados hasta ahora. Los cuásares son ejemplos increíblemente luminosos de núcleos galácticos activos (AGN por las siglas en inglés de active galactic nuclei), que consisten en un agujero negro supermasivo en el centro de las galaxias, rodeado por un disco de materia que a menudo eclipsa a toda la galaxia. Los cuásares son uno de los objetos más brillantes del Universo y son realmente importantes en todas las áreas de la astronomía, especialmente en la cosmología.

Con más de 30,000 espectros de cuásares observados hasta ahora, DESI ya está yendo más allá de lo que han logrado los estudios espectroscópicos anteriores. La imagen siguiente muestra estos ~30,000 espectros apilados en diferentes contenedores de corrimiento al rojo, con el grupo de corrimiento al rojo más bajo (z <0.4) correspondiente a los objetos más cercanos a nosotros. Las líneas segmentadas indican las principales líneas de emisión en los espectros, cada una de las cuales proporciona información importante sobre la naturaleza del objeto: por ejemplo, las líneas de oxígeno se pueden utilizar para estudiar los flujos de salida cercanos al agujero negro supermasivo. La claridad de los espectros y las diferentes líneas realmente resaltan la asombrosa calidad de los datos: las dos líneas punteadas rojas muestran líneas de absorción de galaxias, por lo que incluso podemos ver claramente el efecto de la galaxia circundante.

Otros objetos exóticos como los quásares de líneas de absorción amplia (BALQSOs, por las siglas de broad absorption line quasars), sistemas conocidos por albergar potentes flujos de salida, también se han encontrado dentro de DESI (ver imagen a continuación). Las caídas a la izquierda de la línea CIV, SiIV y Lya se denominan “valles” BAL, que se profundizan con el aumento del “índice de balnicidad (BI)”; una medida de la fuerza de la artesa. El estudio de estos sistemas puede ser realmente importante para comprender los procesos que conectan los AGN y sus galaxias anfitrionas.

DESI también empuja a sistemas más débiles y oscuros que han sido difíciles de observar con estudios espectroscópicos menos profundos. Los cuásares envueltos en polvo (“cuásares rojos”) pueden representar una fase importante en la evolución de las galaxias, por lo que comprender sus propiedades es crucial: ¡estos son los objetos que  los que estoy más interesada!

Con millones de espectros de cuásares por venir, el futuro de la física de los cuásares parece brillante. Personalmente, espero analizar los datos y explorar todos los objetos extraños y maravillosos que DESI tiene para ofrecer.

Los inicios del mapa 3-Dimensional

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David Schlegel, Científico de Proyecto en DESI
Julio 22, 2021

A solo ocho semanas de iniciarse la misión de cinco años de DESI, un mapa tridimensional del universo está comenzando a tomar forma.

Abajo se muestra un corte en “diagrama circular” a través del universo, con la Tierra en la parte inferior izquierda, mirando en las direcciones de las constelaciones de Virgo, Serpens y Hércules a distancias más allá de los 5 mil millones de años-luz. A medida que avanza este video, el mirador se extiende 20 grados hacia Bootes y Corona Borealis. Cada punto representa un objetivo DESI. Las más cercanas son la muestra de galaxias brillantes (BGS por bright galaxy sample, como puntos blancos), luego las galaxias rojas luminosas (LRGs por luminous red galaxies en rojo), las galaxias con líneas de emisión (ELGs por emission line galaxies en verde) y, finalmente, los objetos cuasi-estelares (QSO por quasi-stellar objects en azul). Cada uno de estos objetivos está compuesto por entre 100 mil millones a 1 billón de estrellas, aunque mostramos cada objetivo como un solo punto. La gravedad ha agrupado a las galaxias en estructuras llamadas “red cósmica”, con cúmulos densos, filamentos y vacíos.

DESI cierra hoy por mantenimiento y actualizaciones de verano, programado para coincidir con la temporada de monzones en Arizona. Cuando se reanuden las observaciones en septiembre, se observarán cinco veces más galaxias en cada ubicación del cielo, se rellenarán los huecos en este mapa y el área estudiada eventualmente crecerá para abarcar la mayor parte del cielo visible desde el hemisferio norte.

¿Qué ven los 5,000 ojos de DESI?

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Bela Abolfathi, University of California Irvine
Junio 1, 2021

El 17 de mayo, DESI inició oficialmente un estudio de 5 años del cosmos para estudiar la energía oscura y su papel en la expansión acelerada del Universo. En el transcurso de su estudio, DESI recopilará espectros de más de 30 millones de galaxias a lo largo de 11 mil millones de años, una hazaña que dará como resultado el mapa 3D del Universo más grande jamás creado.

El Prof. David Kirkby de UC Irvine creó una visualización interactiva 3D que ayuda a poner en perspectiva exactamente cuán ambiciosa es esta misión. La visualización vinculada a la imagen a continuación muestra alrededor de 30,000 galaxias observadas durante la fase de validación del sondeo (menos del 0.1% de las galaxias que DESI catalogará eventualmente) empaquetadas en el espacio detrás de la palma de la mano con el brazo extendido.

Cada uno de los cuatro tipos de galaxias observadas  por DESI se denota con un color diferente  y corresponden a galaxias brillantes (BGS), galaxias rojas luminosas (LRG), galaxias de línea de emisión (ELG) y cuásares (QSO). Estos tipos pueblan diferentes regímenes de desplazamiento al rojo, como se ve en la progresión de colores a lo largo de la película. Eso no quiere decir que los tipos se limiten a regiones seleccionadas del espacio de desplazamiento al rojo. Más bien, están apuntados de esta manera porque, una vez que se han desplazado al rojo hacia nuestro telescopio, sus firmas únicas caen en la ventana de 360-980 nanómetros registrada por nuestros detectores. En el caso de los cuásares de alto corrimiento al rojo, estos objetos se seleccionan porque ayudan a revelar la distribución de la materia en el medio intergaláctico a través de las sombras que proyectan a lo largo de su viaje.

Al igual que la  apertura al comienzo de cada película de Star Wars, la visualización comienza en el Universo cercano y nos lleva atrás en el tiempo a distancias muy, muy lejanas. ¿Exactamente cómo determinamos estas distancias? Comenzamos con el corrimiento al rojo de cada galaxia, que podemos medir a partir de su espectro observado. Tanto la composición como la curvatura del Universo determinarán qué tan rápido se expande y, por extensión, cualquier noción de distancia. Por lo tanto, debemos asumir un modelo cosmológico particular para luego transformar los desplazamiento al rojo en distancias comóviles.

La visualización utiliza por defecto los valores fiduciales de 31% de materia, 69% de energía oscura y curvatura cero. Cambiar estos parámetros tendrá un efecto notable en la distancia recorrida, así como en la edad del Universo.

Una de las principales pruebas  cosmológicas que realizará DESI son las oscilaciones acústicas bariónicas (BAO, por las siglas en inglés de Baryon Acoustic Oscillations), las huellas de las ondas sonoras reliquia del Universo temprano. BAO es una longitud estándar que se utiliza para medir la escala a la que tienden a agruparse las galaxias. Los círculos concéntricos que emanan del centro de la visualización 3D muestran la escala BAO de 150 Mpc comóviles en la que esperamos que las galaxias se agrupen un poco más a menudo que en una distribución aleatoria de galaxias.

Continuando el esfuerzo

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Michael Levi, Director de DESI
Mayo 14, 2021

En vísperas del inicio oficial del sondeo científico DESI, quería tomarme un minuto para reflexionar sobre cómo llegamos a este emocionante momento. Ahora hemos demostrado que podemos obtener 100,000 espectros de calidad científica en una sola noche, ¡así que estamos listos! Ha sido un camino bastante largo y en ocasiones accidentado para llegar hasta aquí, pero siempre ha sido un honor formar parte de este equipo. Por supuesto, el terreno fue preparado por SDSS-BOSS, que estableció a BAO como una sonda de precisión de la energía oscura y creó el deseo de ir más allá de las placas de conexión. Las semillas de este proyecto germinaron en 2008 a partir de la competencia de la misión espacial DOE/NASA JDEM, cuando Saul Perlmutter y yo fuimos co-PI de la propuesta SNAP/JDEM. Los conceptos de JDEM en competencia llevaron a la comprensión de que gran parte de la ciencia de BAO propuesta podría realizarse a nivel del suelo, y esto a su vez condujo muy rápidamente a un nuevo concepto para un estudio espectroscópico terrestre. Un conjunto rápido de propuestas ad hoc y presentaciones públicas a los comités de agencias del DOE y NSF surgió como un núcleo formado en torno a esta idea.

 En el Particle Astrophysics Scientific Assessment Group del 2009 (un subpanel del Comité Asesor Federal NSF / DOE HEPAP), Nikhil Padmanabhan (entonces Chamberlain Fellow en LBNL), hizo una presentación, que resultó en una recomendación para apoyar la R&D. David Schlegel presentó el concepto de BigBOSS al Decadal Survey de 2010, que recomendó proyectos de mediana escala, señalando explícitamente los estudios espectroscópicos terrestres como un área de interés convincente. A principios de 2011, se enviaron dos propuestas no solicitadas al DOE, para BigBOSS liderado por LBNL, y para DESpec, un concepto competitivo liderado por FNAL. Esto motivó la formación a mediados de 2011 de un panel de planificación comunitaria de energía oscura, presidido por Rocky Kolb, para asesorar a la agencia. El panel identificó al sondeo espectroscópico de campo amplio como un proyecto clave que satisfaría las necesidades de la comunidad de energía oscura. El DOE acordó y, en el año siguiente, aprobó la “Necesidad de la misión” (también conocida como CD-0) para un Instrumento espectroscópico de energía oscura de escala media (MS-DESI) el 18 de septiembre de 2012.

 DOE no realizó una selección descendente entre BigBOSS y DESpec. En cambio, asignaron la gestión del nuevo proyecto MS-DESI a Berkeley Lab el 12 de diciembre de 2012 y nos encargaron que formáramos una nueva colaboración. Me nombraron Director de Proyecto la semana siguiente y se me asignó la tarea de resolverlo y volver con un plan. Afortunadamente, acabábamos de recibir una subvención de 2.1 millones de dólares de la Fundación Gordon y Betty Moore para un sondeo espectroscópico (seguida un poco más tarde por una subvención similar de la Fundación Heising-Simons) y esto nos proporcionó los recursos financieros para comenzar a construir el primer espectrógrafo e iniciar la adquisición a largo plazo de los lentes correctores. Al mismo tiempo, comenzamos a realizar reuniones de colaboración y creamos una “gran carpa” donde todos eran bienvenidos, y la colaboración de DESI creció para incluir a la mayoría de las instituciones de las propuestas originales, además de muchos reclutas adicionales.

Un año después, en 2013, presenté el nuevo plan y los objetivos científicos recién formados al Panel de Priorización del Proyecto de Física de Partículas (P5), un subpanel del Comité Asesor Federal NSF/DOE HEPAP. El informe P5, publicado a mediados de 2014, recomendaba MS-DESI solo en un escenario presupuestario optimista. Afortunadamente, los presupuestos se alinearon lo suficiente como para que pudiéramos comenzar a duras penas en 2015 (aunque con limitaciones financieras) con la aprobación del CD-1 (selección del sitio y establecimiento del rango de costos) en marzo de 2015 y con la autorización del Congreso en las asignaciones ese año. DESI se estableció en septiembre de 2015, comenzó la construcción y, como dicen, el resto es historia. Aunque hubo muchos baches restantes en el camino durante la construcción, guardaré esto para otro momento.

 Es un privilegio para mí representar la colaboración y contribuir a su éxito continuo, y espero que todos nuestros colaboradores se sientan igualmente privilegiados. La colaboración DESI se ha unido en esta búsqueda común para comprender la energía oscura y los misterios del Universo en aceleración. Ahora el telescopio y el instrumento marchan, el crepúsculo y la ciencia aguardan.

DESI comienza la búsqueda de la esquiva energía oscura

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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.

Una pequeña parte del cúmulo de galaxias de Coma (arriba) con corrimientos al rojo de DESI agregados (abajo). Este cúmulo cercano se encuentra aproximadamente a 300 millones de años-luz de la Tierra y es una de las mayores concentraciones de galaxias del universo local. Contiene muchos miles de galaxias comparables o más grandes que nuestra Vía Láctea en tamaño. Tanto el gran número como la alta densidad de mediciones de desplazamiento al rojo son una pequeña muestra de la eficiencia con la que DESI puede medir las galaxias. El área de esta imagen es menos del 1% del campo de visión de DESI (Crédito: colaboración DESI y el sondeo de imágenes heredadas de DESI )

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!

DESI comienza su “sondeo del 1%”

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Daniel Eisenstein, Harvard University
Abril 28, 2021

El 5 de abril de 2021, DESI pasó a la segunda y última fase de su Validación de Sondeo (SV, por las siglas en inglés de Survey Validation), el denominada “sondeo del 1%”. Mientras que la primera fase del SV tenía como objetivo obtener observaciones largas y definitivas de un amplio conjunto de los objetivos espectroscópicos planificados, el sondeo del 1% tiene como objetivo demostrar que podemos operar las instalaciones físicas muy similarmente al modelo planeado para el sondeo de 5 años.

El sondeo del 1% se está llevando a cabo con una selección de objetivos similar a la planificada para el sondeo principal y con tiempos de exposición solo un poco más largos. Es importante destacar que nuestro objetivo es observar cada región del cielo más veces que en el sondeo principal para lograr una mayor completez en la asignación de las fibras, en la fracción de objetivos asignados por fibra.

Una sola exposición con DESI proporciona alrededor de 600 fibras por grado cuadrado, pero las listas de objetivos de el sondeo contienen alrededor de 3,500 objetivos por grado cuadrado para las condiciones de oscuridad / grisáceas (cuando la luna es pequeña o está puesta) y alrededor de 2,000-2,500 objetivos por grado cuadrado para condiciones brillantes (con la luna llena). Durante el sondeo principal, regresaremos a un punto en el cielo en numerosas ocasiones para observar alrededor del 80% de los objetivos, pero permitiendo algo de insuficiencia para que podamos avanzar de manera eficiente a nuevas regiones. En el sondeo del 1%, planeamos regresar a cada región al menos 10 veces para objetivos en condiciones de oscuridad y 8 veces para objetivos en condiciones brillantes, cada uno con una lista de objetivos distinta, para observarlos todos excepto por un pequeño porcentaje de los objetivos. .

Hasta ahora, hemos comenzado a realizar observaciones en 16 regiones, cada una de 7 grados cuadrados e incluyendo objetivos tanto en condiciones oscuras como brillantes. Esperamos terminar este programa en mayo. Con este conjunto de datos, podremos obtener una primera estimación de la agrupación tridimensional de las muestras de galaxias y cuásares, que luego permitirá a la colaboración ajustar los modelos de posiciones de galaxias simuladas en nuestro catálogo cosmológico artificial.

Con las observaciones moviéndose al ritmo normal del sondeo de un objetivo establecido al siguiente, la tasa de recolección de nuevos corrimientos al rojo ha aumentado dramáticamente. En las primeras 8 noches de observación obtuvimos más de 400,000 mediciones exitosas del corrimiento al rojo de 350,000 fuentes únicas.

Colaboración DESI. Daniel Eisenstein (Harvard University)

La figura muestra una visualización de una de las 16 regiones, que tiene 13 visitas en condiciones oscuras, mostrando un mapa de las ubicaciones de las galaxias en Mpc en el plano del cielo. Solo se muestran las galaxias con corrimiento al rojo de entre 0.90 y 0.95, con las galaxias luminosas rojas en rojo y las galaxias con línea de emisión en azul. Uno puede ver la red cósmica de la estructura a gran escala, con paredes, filamentos y vacíos, así como la tendencia de las galaxias rojas a agruparse más entre sí que las galaxias azules. ¡Y esto es solo aproximadamente 1 parte en 20,000 del tamaño final de sondeo!DESI comienza su “sondeo del 1%”

DESI se embarca en la validación del sondeo

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Daniel Eisenstein, Harvard University
Abril 19, 2021

Desde mediados de diciembre, DESI ha estado realizando intensamente sus observaciones de la validación de sondeo (SV, por las siglas en inglés de Survey Validation). Con la SV, buscamos optimizar el diseño del sondeo de 5 años utilizando observaciones en el cielo de nuestras clases objetivo. Por supuesto, basamos nuestros diseños en lo que se conocía antes de DESI, pero DESI es un gran paso adelante que uno no puede estar seguro hasta que se verifique el rendimiento con el propio instrumento.

Uno de los desafíos para la validación del sondeo es que queremos verificar nuestros planes de levantamiento con objetivos que son más débiles y se extienden por áreas más amplias del cielo que las que se han observado anteriormente. Por lo tanto, debemos hacer nuestras propias tablas de verdad observando nuestros objetivos con exposiciones mucho más largas de lo que planeamos para el sondeo, de modo que las respuestas correctas sean obvias. Luego, podemos dividir las observaciones en porciones para ver lo que produciría una exposición por la duración completa del sondeo.

Una pequeña región de Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS), de aproximadamente 0.1 grados de ancho, superpuesta con corrimientos al rojo de la espectroscopía de la validación del sondeo de DESI. Aquí se ven representantes de los principales objetivos extragalácticos de DESI: dos quásares (QSO) más allá del corrimiento al rojo 2; galaxias rojas luminosas con corrimiento al rojo de 0.8; una galaxia de línea de emisión con un corrimiento al rojo de 1.1, más tenue que la magnitud 23 de la banda r; y dos galaxias más brillantes con un corrimiento al rojo más bajo. El círculo gris marca la ubicación de una fibra colocada en una posición en blanco para monitorear la emisión del cielo.

Desde mediados de diciembre hasta finales de marzo, DESI observó 161 mosaicos separados como parte de la primera fase de su programa de validación de sondeo, recolectando más de 1,600 exposiciones espectroscópicas separadas. Combinamos 4.3 millones de observaciones separadas de 465,000 ejemplos distintos de nuestras clases objetivo, con un promedio de 95 minutos por objetivo, obteniendo desplazamientos al rojo para 412,000 objetos. Este ya es uno de los conjuntos de datos espectroscópicos extragalácticos más grandes jamás recopilados, incluidos 108,000 desplazamientos al rojo por encima de 0.8.

Toda la colaboración de DESI se ha movilizado para analizar estos datos en el cielo, porque se necesitan respuestas rápidas para definir el sondeo principal. Los resultados han sido muy alentadores; les compartiremos más ejemplos en futuras publicaciones del blog.

Una perspectiva desde el pregrado sobre DESI

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Brian Bauer, Daniel Allspach y Noah Franz
Abril 16, 2021

Somos un grupo de trabajo de tres estudiantes de pregrado en el Siena College. Comenzamos en DESI con el Dr. John Moustakas en febrero de 2020. Nos intrigó la oportunidad de trabajar con una colaboración tan grande con tantas posibilidades científicas. Desde entonces, Noah Franz y Brian Bauer se han centrado en identificar lentes gravitacionales fuertes en espectros DESI mediante el uso de Python para separar los espectros de galaxias fuente y lente y luego analizar la tasa de éxito. Daniel Allspach ha estado trabajando para ajustar plantillas estelares para modelar espectros continuos DESI y determinar la demografía galáctica y las clasificaciones de flujo de salida. Contribuir a estos proyectos nos ha proporcionado un conocimiento y una experiencia invaluables para trabajar en grandes colaboraciones.

De izquierda a derecha: Noah Franz, Brian Bauer y Daniel Allspach.

Después de trabajar con DESI, asistir a teleconferencias de Zoom y aprender cómo funciona una colaboración, lo que más disfrutamos es la naturaleza acogedora de todos los involucrados. Sin este sentimiento de aceptación, nos habría resultado difícil integrarnos en un proyecto de manera efectiva. Aunque recibir correos electrónicos en las primeras horas de la mañana puede ser un poco extraño al principio, pudimos adaptarnos rápidamente y acostumbrarnos a las prácticas y métodos empleados por DESI. Ser incluido en cualquier aspecto del proyecto, especialmente como estudiante, es un honor, sin embargo, nos desafiaban continuamente a profundizar y unirnos tanto como podamos. Un ambiente de bienvenida proporciona el punto de partida perfecto para los nuevos miembros y esa es realmente la mejor parte de la colaboración DESI.

Con más de 700 miembros contribuyentes, DESI es una gran colaboración y, como investigadores de pregrado, encontramos que ingresar a la comunidad de estudiantes graduados y doctores en su mayoría es intimidante y abrumador. Si bien algunas de las actualizaciones de DESI y las reuniones en Zoom pueden ser desalentadoras, después de pasar tiempo leyendo la literatura y aprendiendo las siglas, nos acostumbramos a la jerga. Una vez superada esta curva de aprendizaje, pudimos iniciar nuestros propios proyectos de investigación. En muchos sentidos, esta fue nuestra introducción a la astronomía y cosmología colaborativas a gran escala: muchas cosas son nuevas para nosotros. Tener el entorno DESI para ayudarnos a orientarnos y navegar en este entorno de investigación ha sido increíblemente útil. DESI nos ha brindado una primera experiencia fantástica no solo con la investigación, sino también trabajando con una gran colaboración. Como resultado, todos nos sentimos inspirados a continuar investigando en el futuro.

Día Internacional de las Mujeres, Mujeres en DESI

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Colaboradores del grupo Education and Public Outreach (Shanthala Gorur, Michael Wilson, Alma González y muchos otros)
Marzo 8, 2021

Para conmemorar el Día Internacional de las Mujeres 2021, el 8 de marzo, queríamos destacar y mostrar el trabajo de las muchas mujeres que trabajan en DESI.

Les pedimos a las mujeres de DESI que compartieran con nosotros sus consejos para las nuevas generaciones y el trabajo que están haciendo en DESI.

Comenzamos este post con un collage de las imágenes y una pequeña selección de las respuestas.

Esta publicación continuará con algunas de las respuestas particulares, en Twitter, estén atentos.

A la caza del doblete de oxígeno en galaxias distantes

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John Moustakas, Siena College
Febrero 3, 2021

En su propósito por descubrir los misterios de la energía oscura, DESI medirá de manera precisa los desplazamientos al rojo de más de 15 millones de galaxias con líneas de emisión o “ELG” (por las siglas en inglés de Emission-Line Galaxies). Aunque son increíblemente distantes y tenues, DESI aprovechará un rasgo distintivo en la luz emitida por estas galaxias, un rasgo llamado “oxígeno dos doblete”, representado por el símbolo “[OII]”.

Pero, ¿qué es este llamado doblete y de dónde viene? ¿Y por qué el oxígeno? Para responder a estas preguntas, ¡necesitamos sumergirnos en un poco de astrofísica!

¿Sabías que después del hidrógeno y el helio, el oxígeno es, con mucho, el elemento más abundante en el universo? Por ejemplo, en nuestro sistema solar hay una vez y media más átomos de oxígeno que átomos de carbono y ¡casi veinte veces más átomos de oxígeno que átomos de hierro! Debido a que es tan común, el oxígeno también es un elemento increíblemente importante en las galaxias, especialmente en el gas entre las estrellas, lo que los astrónomos llaman el “medio interestelar”. De hecho, el oxígeno es una de las principales formas en que las galaxias se “enfrían”.

Echemos un vistazo rápido a lo que esto significa. En las galaxias, las nuevas estrellas generalmente se forman en los centros de nubes de gas y polvo que son densas y frías. De vez en cuando, nacerá una estrella muy masiva, una estrella brillante y caliente que puede ser entre dos y cien veces más masiva que el Sol. Estas estrellas monstruosas bombean enormes cantidades de fotones de alta energía (es decir, luz) al gas circundante, desplazando a los electrones que normalmente están unidos a los átomos y creando una espectacular “sopa” de electrones muy veloces, protones y átomos pesados con cargas positivas, como el oxígeno, que rodea a la estrella nueva. Los astrónomos llaman a estos sitios de actividad intensa y de corta duración en las galaxias como “regiones HII” o “regiones de formación de estrellas”.

30 Doradus a lo largo del espectro (Crédito: Q. Daniel Wang (NWU), UM/CTIO, UIT, ROSAT.)

Ahora, la temperatura típica de estas regiones de formación de estrellas es de unos agradables 10,000 grados Kelvin, ¡más caliente que la superficie del Sol! Entonces, ¿cómo se deshace la región de esta energía extra y se enfría? Bueno, a medida que los átomos, como el oxígeno, se mueven en direcciones aleatorias, ocasionalmente chocan entre sí. Cuando esto sucede, parte de la energía cinética del movimiento “excita” uno de los electrones del átomo a un estado de energía superior. ¡Pero el electrón no permanece excitado por mucho tiempo!

Después de aproximadamente un segundo, el electrón excitado “salta” espontáneamente a un nivel de energía más bajo, emitiendo simultáneamente un fotón de energía (es decir, luz) en el proceso. Posteriormente, este fotón escapa de la región de formación de estrellas, robándole la energía original bombeada por la estrella joven y caliente y ayudándola a enfriarse. En las galaxias de líneas de emisión que forman activamente estrellas y que DESI está buscando, observamos que el oxígeno “brilla” de esta manera a dos energías o longitudes de onda cercanas pero distintas, de 372.71 y 372.98 nanómetros. (Un nanómetro es una mil millonésima parte de un metro, ¡por lo que la longitud de onda de esta luz es aproximadamente 170 veces más pequeña que el ancho del cabello humano!)

Este par de líneas se llama “oxígeno dos doblete” (el “dos” significa confusamente que al átomo de oxígeno le falta un electrón) y se escribe usando el símbolo “[O II]”. En diciembre de 2020, DESI comenzó a realizar observaciones como parte de su fase de “Validación de sondeo”, y una pregunta importante que esta fase pretende responder es: ¿con qué eficiencia DESI podrá pre-seleccionar (o “apuntar”) las galaxias con líneas de emisión? Hasta ahora, la respuesta a esta pregunta ha sido un rotundo: ¡realmente bien! Para ilustrar el tipo de datos impresionantes que está obteniendo DESI, el Dr. Julien Guy del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ha creado una animación del doblete [OII] en una muestra de aproximadamente 3,400 galaxias con líneas de emisión que DESI observó en diciembre, que es una pequeña fracción de las más de 35 millones de galaxias que DESI observará durante su sondeo de 5 años.

Esta película muestra al sorprendentemente claro doblete [OII] en estas galaxias, lo que deja a DESI un paso más cerca para poder develar el misterio de la energía oscura.

Felicitaciones a Frank Valdes

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Adam Bolton, NOIRLab
Noviembre 1, 2021

El colaborador de DESI, el Dr. Frank Valdes, científico del NOIRLab de la NSF, ha sido honrado con el Premio ADASS 2021 por su Contribución Sobresaliente al Software Astronómico. El premio reconoce a Frank y a otros dos colegas por sus funciones fundamentales en la creación del sistema de software Image Reduction and Analysis Facility (IRAF). El IRAF se lanzó hace más de tres décadas como un proyecto pionero para crear herramientas de software de uso general que permitirían a los astrónomos traducir las imágenes tomadas por los telescopios en productos de datos calibrados adecuados para el análisis científico cuantitativo. En los años transcurridos desde su lanzamiento inicial, IRAF se ha utilizado en casi 25,000 publicaciones científicas. Lo más significativo para DESI es que todas las imágenes recopiladas por el Legacy Surveys (DECaLS, MzLS y BASS) para permitir la selección de objetivos espectroscópicos de DESI se procesaron a través de una tubería basada en el IRAF creada por Frank y operada por él y otros miembros del personal del NOIRLab. ¡La Colaboración DESI felicita a Frank por este bien merecido reconocimiento!

Este mosaico de la imagen de prueba estándar de IRAF (M51, Whirlpool Galaxy), que se encuentra en todas las instalaciones de IRAF, está compuesto por gráficos e imágenes tomadas de los más de 25 000 artículos publicados desde 1986 que mencionan el uso de IRAF.

Una guía de bricolaje para actualizar tu instrumento astronómico de clase mundial de 100 millones de dólares

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John Della Costa, University of Florida
October 2, 2021

La astronomía es divertida. Pero, ¿alguna vez has querido hacerlo aún mejor? Entonces, ¿por qué no intentar actualizar tu instrumento astronómico de clase mundial de 100 millones de dólares? Esto puede parecer un desafío extremadamente difícil que requeriría más de 30 personas y muchas semanas de trabajo intensivo las 24 horas del día, ¡y estarías en lo cierto! Pero con esta práctica guía de bricolaje, ¡podrá hacerlo en muy poco tiempo! Por lo tanto, siga este tutorial paso a paso y observará el universo con su incomparable instrumento actualizado más rápido de lo que puede decir: “Oh, no, solo veo 12 posicionadores, pero conecté 13. Por favor, no me haga desarmar todo el pétalo de nuevo!”

Trabajando cuidadosamente con fibras y conectores electrónicos.

Paso 1: Sube a la montaña
Las cimas de montañas remotas en lugares secos son los mejores lugares para albergar telescopios. Si tiene suerte, su increíble instrumento estará ubicado en la parte superior de uno en el sur de Arizona. Pero primero, ¡tienes que subir! Después de su viaje en avión de 4 horas en el regazo de lujo, alquile un vehículo y conduzca durante 50 minutos hasta llegar a la entrada de la carretera de la montaña. Asegúrate de recordar la combinación de la cerradura (todavía tienes el correo electrónico, ¿verdad?). A continuación, conduzca por el camino sinuoso hasta la cima. Trate de no romperse ninguna vértebra ya que su cuello se vuelve de goma por los ocasionales destellos del enorme telescopio al que su instrumento se aferra desesperadamente. ¡Lo has conseguido, estás en la montaña!

Paso 2: Prepara tu reporte de seguridad
Tu reporte de seguridad es uno de los pasos más importantes y necesarios para actualizar su instrumento. ¡Cuando estés en la montaña, es probable que haya muchas criaturas esperando para matarte! Entonces, prepárate y nunca, nunca, dejes tu comida al lado de tu cama mientras duermes con la ventana abierta.

Paso 2.5: ¿Conseguiste comida para tu estadía?
¿De verdad te olvidaste de conseguir comida para tu estancia de 3 semanas en la montaña? ¿Pensaste que ibas a subsistir con cactus y arañas? Ahora, conduce de regreso por la montaña, ve a la tienda de comestibles a una hora más de distancia y regresa manejando otra hora nuevamente. Asegúrate de haber comprado suficiente comida para llenar completamente el congelador de la casa, de modo que tengas más que tirar cuando te vayas.

Paso 3: Comienza a desmontar el primer pétalo.
Para cuando regreses a la cúpula después de cerrar fuertemente el congelador, el Pétalo 4 deberá estar fuera del telescopio. Pero, antes de comenzar el desmontaje, asegúrate de probar esos molestos posicionadores con su misteriosa dolencia que nadie puede entender. ¡Ahora estás listo para comenzar a desmontar! Es broma, primero tienes que quitarte las mantas. Asegúrate de usar la herramienta correcta o podrías quitar el … Quitaste los tornillos, ¿no es así? ¡Bueno, eso está bien! ¡Solo asegúrese de tener tu martillo y tu taladro cerca para que puedas comenzar a ir al centro en tu pétalo extremadamente frágil y multimillonario! Pero, afortunadamente, ningún otro tornillo se quitará en ningún otro pétalo (presagio). Ahora que te has pasado muchas horas preciosas en esto, ¡puedes comenzar a desmontar el pétalo! Asegúrate de que, al sacar el conector de cada posicionador, coloques los dedos pulgar e índice allí. Sin embargo, no te preocupes, esto definitivamente no te dejará con protuberancias después de hacerlo 5000 veces … ¡Vaya, eres rápido! ¡Solo te tomó 3 horas de trabajo sin parar! Probablemente deberías irte a casa ahora y descansar un poco. Afortunadamente, tu alojamiento está a solo 5 minutos en automóvil (en la cima de una montaña en completa oscuridad).

Paso 4: Comienza el re-ensamblaje del pétalo
Una vez que el pétalo está completamente desmontado, los 500 posicionadores se han desenchufado con éxito y todas las tablas transversales están fuera, ¡puedes comenzar con el re-ensamblaje de pétalos! Asegúrate de no romper ninguna fibra, no es que sean insustituibles ni nada por el estilo. Finalmente, después de dos o tres días de trabajo ininterrumpido, podrás volver a armar tu pétalo por completo. Ahora, simplemente vuelva a colocarlo en el telescopio con esa grúa gigante unida a la cúpula que levanta el pétalo de 200 libras a 30 pies en el aire (aunque, en serio, esta parte es aterradora de ver).

Paso 5: ¡Enjuaga y repite!
Ahora todo lo que tienes que hacer es repetir los pasos 3 y 4 siete veces más (¡probablemente solo puedas hacer 8 pétalos durante tus 3 semanas en la montaña)!

Paso 5.5: Tómate un tiempo libre
Asegúrate de tomarte un día libre aquí y allá. Ve por una caminata, ve algunos cactus (asegúrate de recoger su fruta sin dudarlo, ¡no pueden lastimarte!), Conduce por la montaña y vuelva a subir, ¡y disfruta del clima de 110 grados F (es un calor seco)!

John en la montaña con el telescopio Mayall al fondo.

Paso 6: Asegúrate de que no sea demasiado fácil
Asegúrate de que el pétalo 6 tenga muchos problemas, para que puedas desarmarlo y volverlo a armar. ¡Dos veces! Pero no te preocupes, es una buena práctica y tus pulgares te lo agradecerán más tarde.

Paso 7: Disfruta de la gloria de un instrumento mejorado
Ahora que has completado el desmontaje y montaje de tu espectrógrafo de objetos múltiples de clase mundial, puedes empezar a observar, de nuevo, ¡y volver a descifrar los misterios del universo!

Paso 7.5:
Espera, ¿me estás diciendo que tenemos que probar el instrumento durante semanas después de volver a montarlo? ¿Alguna vez podremos empezar a observar de nuevo?

Bueno, mientras esperas, puede mirar hacia atrás a las más de 5000 fotos que tomó mientras estabas en la montaña y recordar la increíble experiencia única que tuviste mientras ayudabas a actualizar uno de los mejores instrumentos astronómicos del planeta Tierra, sin olvidar todas las habilidades que aprendiste y a todas las personas increíbles que conociste en el camino.