El Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura ( DESI ) es un instrumento de investigación científica para realizar estudios astronómicos espectrográficos de galaxias distantes . Sus componentes principales son un plano focal que contiene 5.000 robots de posicionamiento de fibras y un banco de espectrógrafos que son alimentados por las fibras. El nuevo instrumento permitirá un experimento para sondear la historia de la expansión del universo y la misteriosa física de la energía oscura . [1] [2]
![]() Concepto de diseño DESI en febrero de 2016 | |
Nombres alternativos | DESI ![]() |
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Parte de | Observatorio Nacional de Kitt Peak Telescopio Nicholas U. Mayall ![]() |
Ubicación (es) | Kitt Peak , Arizona |
Coordenadas | 31 ° 57′30 ″ N 111 ° 35′48 ″ O / 31,9583 ° N 111,5967 ° WCoordenadas : 31 ° 57′30 ″ N 111 ° 35′48 ″ O / 31,9583 ° N 111,5967 ° W ![]() |
Organización | Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley ![]() |
Altitud | 2,100 m (6,900 pies) ![]() |
Longitud de onda | 360 nm (830 THz) –980 nm (310 THz) |
Construido | 2015–![]() |
Primera luz | 2019 ![]() |
Estilo telescopio | espectrómetro de instrumentos científicos![]() |
Sitio web | desi ![]() |
![]() ![]() Ubicación del instrumento espectroscópico de energía oscura | |
El instrumento es operado por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley bajo fondos del Departamento de Energía de Estados Unidos 's Oficina de Ciencia . La construcción del nuevo instrumento, ya ha concluido, fue financiado principalmente por el Departamento de Energía de EE.UU. 's Oficina de Ciencia , y por otras numerosas fuentes, entre ellas la Fundación Nacional de Ciencias , el Reino Unido de Instalaciones Científicas y Tecnología del Consejo , de Francia Energías Alternativas y Energía Atómica Comisión , Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, Ministerio de Ciencia e Innovación de España , por la Fundación Gordon y Betty Moore , por la Fundación Heising-Simons y por instituciones colaboradoras de todo el mundo. [3] DESI se encuentra a una altura de 6,880 pies (2,100 m), donde se ha adaptado al Telescopio Mayall en la cima de Kitt Peak en el desierto de Sonora , que se encuentra a 55 millas (89 km) de Tucson, Arizona , EE. UU. . [4]
Metas científicas
La historia de la expansión y la estructura a gran escala del universo es una predicción clave de los modelos cosmológicos , y las observaciones DESI permitirá a los científicos a investigar diversos aspectos de la cosmología, la energía oscura a partir de las alternativas a la relatividad general a neutrinos masas a los inicios del universo. Los datos de DESI se utilizarán para crear mapas tridimensionales de la distribución de la materia que cubren un volumen sin precedentes del universo con un detalle incomparable. Esto proporcionará información sobre la naturaleza de la energía oscura y establecerá si la aceleración cósmica se debe a una modificación a escala cósmica de la Relatividad General. DESI será transformador en la comprensión de la energía oscura y la tasa de expansión del universo en los primeros tiempos, uno de los mayores misterios en la comprensión de las leyes físicas.
DESI medirá la historia de expansión del universo utilizando las oscilaciones acústicas bariónicas (BAO) impresas en la agrupación de galaxias, cuásares y el medio intergaláctico. [5] La técnica BAO es una forma robusta de extraer información cosmológica de distancia del agrupamiento de materia y galaxias. Se basa solo en una estructura a muy gran escala y lo hace de una manera que permite a los científicos separar el pico acústico de la firma BAO de las incertidumbres en la mayoría de los errores sistemáticos en los datos. BAO fue identificado en el informe del Grupo de Trabajo de Energía Oscura de 2006 como uno de los métodos clave para estudiar la energía oscura. [6] En mayo de 2014, el Panel Asesor de Física de Alta Energía, un comité asesor federal, encargado por el Departamento de Energía de los Estados Unidos (DOE) y la Fundación Nacional de Ciencias (NSF) respaldó DESI. [7]
Mapa 3D del universo
El método de oscilaciones acústicas bariónicas requiere un mapa tridimensional de galaxias distantes y cuásares creado a partir de la información angular y de desplazamiento al rojo de una gran muestra estadística de objetos cosmológicamente distantes. Al obtener espectros de galaxias distantes, es posible determinar su distancia, a través de la medición de su corrimiento al rojo espectroscópico, y así crear un mapa tridimensional del universo. [8] El mapa tridimensional de la estructura a gran escala del universo también contiene más información sobre la energía oscura que solo el BAO y es sensible a la masa del neutrino y los parámetros que gobernaron el universo primordial. Durante su estudio de cinco años que comienza en la segunda mitad de 2020, el experimento DESI observará 35 millones de galaxias y cuásares. [9]
Desarrollo
El instrumento DESI implementa un nuevo espectrógrafo óptico altamente multiplexado en el Telescopio Mayall. [10] El nuevo diseño del corrector óptico crea un campo de visión muy grande de 8.0 grados cuadrados en el cielo, que combinado con la nueva instrumentación del plano focal pesa aproximadamente 10 toneladas. El plano focal tiene capacidad para 5.000 pequeños posicionadores de fibra controlados por computadora en un paso de 10,4 milímetros. El plano focal completo se puede reconfigurar para la siguiente exposición en menos de dos minutos mientras el telescopio se desplaza al siguiente campo. El instrumento DESI es capaz de tomar 5.000 espectros simultáneos en un rango de longitud de onda de 360 nm a 980 nm. El alcance del proyecto DESI incluyó la construcción, instalación y puesta en servicio del nuevo corrector de campo amplio y estructura de soporte del corrector para el telescopio, el ensamblaje del plano focal con 5,000 posicionadores robóticos de fibra y diez sensores de guía / enfoque / alineación, una fibra óptica de 40 metros sistema de cableado que lleva la luz desde el plano focal a los espectrógrafos, diez espectrógrafos de 3 brazos, un sistema de control de instrumentos y una tubería de análisis de datos.
La fabricación del instrumento fue administrada por el Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley y supervisa el funcionamiento del experimento, incluida una colaboración científica internacional de 600 personas. Costo de construcción fue de $ 56M desde el Departamento de Energía de Estados Unidos 's Oficina de Ciencia , más un $ 19M adicional de otras fuentes no federales, incluyendo las contribuciones en especie. El liderazgo de DESI actualmente está formado por el director, Dr. Michael E. Levi, los co-portavoces de colaboración Prof. Kyle Dawson y Dra. Nathalie Palanque-Delabrouille , científicos del proyecto Dr. David J. Schlegel y Dr. Julien Guy, gerente de proyecto Robert Besuner, el científico de instrumentos Prof. Paul Martini , y el científico encargado Prof. Constance Rockosi . Los portavoces de colaboraciones anteriores han sido el profesor Daniel Eisenstein y la profesora Risa Wechsler . El director de operaciones es el Dr. Patrick Jelinsky. La construcción del nuevo instrumento comenzó en 2015 y se completó en 2019 y la puesta en servicio finalizó en marzo de 2020 antes de la pandemia. [11] DESI regresó a sus operaciones regulares en diciembre de 2020 y está en su verificación final antes de comenzar su estudio planificado de cinco años.
Encuestas de imágenes heredadas de DESI
Para proporcionar objetivos para el estudio DESI, tres telescopios estudiaron el cielo del norte y parte del sur en las bandas g, ry z . Esos sondeos fueron el Beijing-Arizona Sky Survey (BASS), utilizando el telescopio Bok de 2,3 m , el Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS), utilizando el telescopio Blanco 4m y el Mayall z-band Legacy Survey (MzLS), utilizando el Telescopio Mayall de 4 metros . El área de las encuestas es de 14.000 grados cuadrados (aproximadamente un tercio del cielo) y evita la Vía Láctea. Estas encuestas se combinaron en DESI Legacy Imaging Surveys, o Legacy Surveys. [12] [13] Las imágenes en color de la encuesta se pueden ver en Legacy Survey Sky Browser . [14] El estudio heredado cubre 16.000 grados cuadrados del cielo nocturno que contiene 1.600 millones de objetos, incluidas galaxias y cuásares, hasta hace 11.000 millones de años.
Historia
DESI recibió el visto bueno para iniciar la I + D del proyecto en diciembre de 2012 con la asignación del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley como laboratorio de gestión. El laboratorio nombró al Dr. Michael Levi, científico principal del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley , director del proyecto de DESI, quien ocupó ese cargo a partir de 2012 y durante toda la construcción. Henry Heetderks era director del proyecto a partir de 2013 hasta 2016, Robert Besuner era director del proyecto a partir de 2016 hasta 2020. autorización del Congreso fue proporcionada en 2015, y el Departamento de Energía de Estados Unidos 's Oficina de Ciencia aprobó el inicio de la construcción física en junio de 2016. La primera luz del nuevo sistema corrector se obtuvo la noche del 1 de abril de 2019, y la primera luz de todo el instrumento se logró la noche del 22 de octubre de 2019. La puesta en servicio se produjo después de la primera luz y se completó en marzo de 2020. se completó en marzo de 2020, luego se detuvo durante la pandemia y tiene como objetivo operaciones completas para mediados de 2021. [15]
Referencias
- ^ Bebek, CJ, ed. (15 de junio de 2015). "Informe de diseño DESI" . Consultado el 12 de febrero de 2016 .
- ^ Pultarova, Tereza (16 de febrero de 2018). "Cómo 5.000 robots del tamaño de un lápiz pueden resolver los misterios del universo" . Ciencia viva .
- ^ Roberts, Jr., Glen (28 de octubre de 2019). "DESI abre sus 5.000 ojos para capturar los colores del cosmos" . Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley . Consultado el 3 de febrero de 2020 .
- ^ Telescopio rastrea 35 millones de galaxias en la búsqueda de energía oscura , informe de BBC Science, 28 de octubre de 2019
- ^ Seo, Hee-Jong; Eisenstein, Daniel J. (2003). "Sondeo de energía oscura con oscilaciones acústicas bariónicas de futuras encuestas de Redshift de galaxias grandes". El diario astrofísico . 598 (2): 720–740. arXiv : astro-ph / 0307460 . Código Bibliográfico : 2003ApJ ... 598..720S . doi : 10.1086 / 379122 .
- ^ Albrecht, Andreas; et al. (2006). "Informe de la Fuerza de Tarea de Energía Oscura". arXiv : astro-ph / 0609591 .
- ^ "Construcción para el descubrimiento: plan estratégico para la física de partículas de Estados Unidos en el contexto global" (PDF) . Mayo de 2014.
- ^ Eisenstein, Daniel; et al. (2005). "Detección del pico acústico bariónico en la función de correlación a gran escala de las galaxias rojas luminosas SDSS". El diario astrofísico . 633 (2): 560–574. arXiv : astro-ph / 0501171 . Código bibliográfico : 2005ApJ ... 633..560E . doi : 10.1086 / 466512 .
- ^ "Proyecto de cartografía de galaxias 3-D entra en fase de construcción" . 2016-08-09.
- ^ Levi, Michael; et al. (4 de agosto de 2013). "El Experimento DESI". arXiv : 1308.0847 [ astro-ph.CO ].
- ^ Preuss, Paul (21 de septiembre de 2015). "DESI, una sonda ambiciosa de energía oscura, logra su próximo gran hito" .
- ^ Dey, Arjun; Schlegel, David J .; Lang, Dustin; Blum, Robert; Burleigh, Kaylan; Fan, Xiaohui; Findlay, Joseph R .; Finkbeiner, Doug; Herrera, David; Juneau, Stéphanie; Landriau, Martin (mayo de 2019). "Descripción general de las encuestas de imágenes heredadas de DESI". El diario astronómico . 157 (5): 168. Bibcode : 2019AJ .... 157..168D . doi : 10.3847 / 1538-3881 / ab089d . hdl : 10150/633730 . ISSN 0004-6256 .
- ^ Encuesta, Legacy (2012-11-08). "Índice" . Encuesta heredada . Consultado el 4 de febrero de 2020 .
- ^ "Legacy Survey Sky Browser" . legacysurvey.org . Consultado el 4 de febrero de 2020 .
- ^ Lincoln, Don. "Super nuevo telescopio abre sus ojos por primera vez" . Forbes . Consultado el 9 de noviembre de 2019 .
enlaces externos
- Sitio oficial DESI
- El telescopio rastrea 35 millones de galaxias en la búsqueda de energía oscura , informe científico de la BBC, 28 de octubre de 2019