DESI creerà la mappa della struttura su larga scala di un volume enorme dell’Universo e un ampio intervallo di tempi precedenti a quello in cui ci troviamo (in base al “redshift”, lo spostamento verso il rosso della luce di oggetti distanti, in quanto per gli oggetti più lontani in realtà ne osserviamo la radiazione emessa in tempi passati). DESI osserverà circa 30 milioni di galassie pre-selezionate su un terzo del cielo. Gli scienziati useranno i redshift misurati con queste osservazioni per costruire una mappa 3D dell’Universo.
La survey si basa su quattro classi primarie di galassie, descritte di seguito in ordine di distanza crescente da noi:
- DESI otterrà una mappa dettagliata usando galassie brillanti, che includono oggetti lontani fino a redshift 0.4 e 20esima magnitudine. Queste galassie sono abbastanza brillanti da essere osservate quando la Luna è quasi piena. Per quanto le galassie brillanti rappresentino i target più semplici da osservare, hanno comunque estrema importanza perché sondano l’Universo più vicino e quindi recente, quando l’espansione accelerata é più forte.
- Le altre galassie utilizzate saranno le galassie rosse luminose (LRG), le galassie più massicce, composte principalmente da stelle vecchie. Possono essere osservate a distanze sostanziali e il loro colore rosso permette di selezionarle facilmente nelle immagini. Grazie a queste galassie, la survey raggiungerá redshift pari a 1.
- Il campione di galassie più numeroso in DESI sará costituito da galassie con linee d’emissione (ELG). Queste galassie sono più deboli e distanti, ma la loro attivitá di formazione stellare vigorosa e la presenza di stelle giovani e calde producono forti emissioni a lunghezze d’onda peculiari che DESI riesce a captare fino a redshift pari a 1.6.
- Andando ancora più lontano, DESI osserverà i quasar, galassie al cui centro c’é un buco nero supermassiccio il quale accresce grandi quantitá di gas che brilla quando raggiunge velocitá relativistiche. L’emissione prodotta dal buco nero centrale é molto più forte di quella delle stelle nella galassia e permette a DESI di rilevare i quasar oltre redshift 3.5.
Un’altra importante applicazione dei quasar è dovuta al fatto che il loro spettro è alterato dall’incontro con il gas intergalattico che si trova tra noi e il quasar. L’idrogeno neutro che fa parte di questo gas produce degli assorbimenti a lunghezze d’onda caratteristiche nell’ultravioletto (121.6 nanometri), e il pattern di assorbimento viene spostato nelle lunghezze d’onda del visibile a causa del redshift elevato del gas. Ciò produce la cosiddetta ‘Lyman-alpha forest’ e implica che lo spettro di ogni quasar non rivela solo la distanza del quasar stesso nella mappa, ma anche una mappa dell’idrogeno intergalattico tra il quasar e noi lungo la linea di vista.
Infine, DESI osserverà le stelle nella nostra galassia, migliorando la nostra comprensione delle abbondanze chimiche e della dinamica gravitazionale della Via Lattea, in particolare per supportare il nostro studio del ruolo della materia oscura.