DESI는 광대한 공간과 시간을 관통하는 우주 거대 구조를 지도화하려 한다 (더 멀리 있는 은하가 더 오래된 과거의 시간에 해당함에 근거하며 , “적색이동”, 즉 먼 물체의 빛이 더 붉은 파장을 향해 이동하는 것에 기초하여 더 멀고 더 오래된 과거를 볼 수 있다). 밤하늘의 3분의 1의 영역에 걸쳐 약 3천만 개의 미리 선택된 은하를 목표로, 과학자들은 DESI의 적색 이동 데이터를 사용하여 우주의 3차원 지도를 만들 계획이다.
DESI 탐사는 주요 은하를 4종류로 크게 나누는데, 여기서는 가까운 순서대로 설명하고자 한다.
- DESI는 밝은 은하(bright galaxies)를 이용해 겉보기 등급이 20인 은하와 적색이동이 0.4인 은하를 포함하는 상세한 지도를 제공할 것이다. 이 은하들은 보름쯤에도 관측이 가능할 만큼 충분히 밝다. 가장 쉽게 관측할 수 있는 은하지만, 가속 팽창이 가장 강한 가장 최근의 우주를 탐사할 수 있다는 점에서 높게 평가 받고 있다.
- 다음으로 DESI는 밝고 붉은 은하, 즉 LRG(luminous red galaxies)를 사용하는데, 이 은하는 주로오래된 별들로 구성된 가장 거대한 은하이다. 그래서 상당히 먼 거리에서도 식별 가능하며 붉은 색 덕분에 측광 관측에서 쉽게 골라낼 수 있다. 이 은하 덕분에 적색이동이 1인 지점까지 측정할 수 있다.
- DESI에서 가장 큰 샘플은 방출선 은하, 즉 ELG(emission line galaxies)이다. 이 은하들은 더 희미하고 더 멀리 떨어져 있지만, 그 내부에서 일어나는 격렬한 별의 탄생과 젊고 뜨거운 별들이 만들어 내는 강하고 뚜렷한 방출선으로 인해, DESI는 적색이동 1.6까지 이 은하를 감지할 수 있다.
- 한 걸음 더 나아가, DESI는 퀘이사도 탐사할 계획이다. 이들은 그 중심의 초거대질량 블랙홀(supermassive black hole)에 빨려 들어가는 대량의 가스가 상대론적 속도에 도달하며 빛을 발하는 은하이다. 퀘이사는 그 모(母)은하 속의 전체 별들보다 밝으며, DESI로 적색이동 3.5나 그 이상까지 감지할수 있는 광도를 제공한다.
퀘이사의 또다른 주요 응용은, 빛이 퀘이사와 우리 사이의 은하간 기체를 통과하는 과정에서 그 스펙트럼이 변화된다는 데 있다. 이 은하간 기체의 중성 수소는 자외선(121.6나노미터)의 주요 파장에서 빛을 흡수하며, 그 흡수 패턴은 적색이동이 매우 큰 은하간 기체로 인해 가시광 파장으로 이동된다. 이것은 소위 라이먼-알파숲(Lyman-alpha forest)을 생성하며 각 퀘이사의 스펙트럼이 그 퀘이사 자체의 위치뿐 아니라 그 퀘이사와 우리사이에 위치한 은하간 수소의 분포를 드러낸다.
마지막으로, DESI는 우리 은하에 있는 별들을 관측하여 화학적 구성(화학 원소 함량비)의 이해를 도울 것이며, 특히 암흑 물질의 역할에 대한 연구를 돕기 위해 우리은하 내의 중력 역학의 이해를 더해줄 것이다.
