O DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument em inglês, ou Instrumento de Espectroscopia da Energia Escura em português) busca mapear a estrutura do Universo em grandes escalas, em um volume enorme e uma ampla gama de diferentes épocas (com base no “redshift”, ou no deslocamento de comprimentos de onda da luz para mais próximo do vermelho). Monitorando cerca de 30 milhões de galáxias pré-selecionadas em um terço do céu noturno, pesquisadoras e pesquisadores irão usar os dados de redshift do DESI para construir mapas 3D do Universo.
A pesquisa do DESI é baseada em quatro classes primárias de galáxias, aqui descritas em ordem crescente de distância de nós:
- O DESI irá fornecer um mapa detalhado usando galáxias brilhantes (BGS, do inglês Bright Galaxy Survey) estendendo-se até o redshift de 0,4 e incluindo galáxias de magnitude 20. Esses objetos são brilhantes o suficiente para serem observados mesmo quando a lua está quase cheia. Embora essas galáxias sejam os alvos mais fáceis, elas ainda são de grande importância, porque sondam o Universo mais recente, quando a expansão acelerada é mais forte.
- Em seguida, o DESI usará galáxias vermelhas luminosas (LRGs, do inglês Luminous Red Galaxies). Essas são as galáxias mais massivas, compostas em grande parte por estrelas velhas. Elas podem ser vistas a distâncias substanciais e sua cor vermelha torna-as fáceis de selecionar por imagem. Com essas galáxias, o levantamento chegará ao redshift 1,0.
- A maior amostra do DESI é baseada em galáxias com linha de emissão (ELGs). Essas são mais fracas e distantes, mas sua formação estelar intensa e a presença de estrelas jovens e quentes criam uma forte emissão em comprimentos de onda específicos, os quais o DESI pode detectar em até redshift 1,6.
- Para ver ainda mais longe, o DESI fará um levantamento de quasares. Quasares são galáxias onde o buraco negro supermassivo central está acumulando grandes quantidades de gás que brilha à medida que atinge velocidades relativísticas. Os quasares ofuscam as estrelas da galáxia e atingem luminosidades que permitem ao DESI detectá-los em redshifts de 3,5 e além.
Uma importante aplicação adicional do estudo de quasares é que seu espectro é alterado pelo gás do meio intergaláctico, ao viajar do quasar até nós. O hidrogênio neutro neste gás absorve um comprimento de onda no ultravioleta específico (121,6 nanômetros) e esse padrão de absorção é alterado para comprimentos de onda visíveis devido ao redshift muito alto do gás. Isso produz a chamada floresta Lyman-alfa e significa que cada espectro de quasar não apenas revela sua localização no espaço, mas também traça um mapa do hidrogênio intergaláctico ao longo da linha de visada.
Finalmente, o DESI observará estrelas em nossa própria galáxia, contribuindo para a nossa compreensão das abundâncias químicas e da dinâmica gravitacional da Via Láctea, particularmente para ajudar nosso entendimento do papel da matéria escura.
