Le projet DESI cherche à cartographier les structures aux grandes échelles de l’univers sur un très grand volume et sur des époques de l’univers très étendues (ceci étant basé sur la mesure de redshift, ou du décalage vers le rouge du spectre de la lumière émise par des objets lointains). Après avoir ciblé plus de 30 millions de galaxies pré-sélectionnées sur près d’un tiers de la voûte céleste, les scientifiques utiliseront les données spectroscopiques de DESI pour construire les cartes tridimensionnelles des structures de l’univers.
Le relevé DESI est basé sur 4 classes principales de galaxies, décrites ci-dessous, des plus proches au plus éloignées de nous :
- DESI va fournir une carte détaillée de l’univers proche en utilisant des galaxies très lumineuses, jusqu’à un redshift de 0,4. Ces objets sont suffisamment lumineux pour être observés lorsque la lune est dans le ciel. Bien que ce soit les objets les plus simples à cibler, ils constituent un grand intérêt car ils permettent de sonder de notre univers récent, où l’accélération de son expansion est la plus forte.
- Puis DESI utilisera les galaxies rouges lumineuses (Luminous Red Galaxies—LRGs). Ce sont les galaxies les plus massives, composées en grande partie d’étoiles en fin de vie. Leur couleur rouge les rendent facile à sélectionner à partir des relevés photométriques de DESI d’images et elles peuvent être observées jusqu’à un redshift de 1.
- L’échantillon le plus conséquent de DESI correspond aux galaxies à raies d’émission (Emission Line Galaxies—ELGs). Ce sont les galaxies plus lointaines et les plus faibles, mais leur production active d’étoiles notamment de jeunes étoiles très chaudes crée une forte émission à des longueurs d’onde bien définies que DESI peut détecter pour des redshifts jusqu’à 1,6.
- Pour aller encore plus loin, DESI va étudier des quasars. Ce sont des galaxies actives avec un trou noir supermassif central. Ce trou noir accrète une très grande quantité de matière qui peut ensuite être éjectée à des vitesses relativistes et qui rayonne. Les quasars brillent bien plus que les étoiles dans les galaxies, permettant à DESI de les détecter jusqu’à un redshift de 3,5 voire plus.
Une autre application importante des quasars est que leur spectre lumineux est altéré lors du trajet de la lumière par les gaz intergalactiques entre le quasar et nous. L’hydrogène neutre contenu dans ces gaz produit une absorption caractéristique à une longueur d’onde précise dans le domaine ultraviolet (121,6 nanomètres). Cette absorption caractéristique est décalée dans le domaine visible par le très grand redshift du gaz en lui-même. Cela produit ce que nous appelons des forêts Lyman-alpha dans les spectres et cela signifie que chaque spectre de quasar renseigne à la fois sur la position de la galaxie active mais aussi sur la quantité de gaz intergalactique le long de la ligne de visée.
Enfin, DESI observera aussi des étoiles dans notre propre galaxie, enrichissant ainsi notre connaissance des abondances des éléments chimiques et de la dynamique gravitationnelle de la Voie Lactée, particulièrement pour l’étude et le rôle de la matière sombre.
