Um novo telescópio está pronto para começar a procurar respostas para explicar a energia escura

Em 2015, a construção começou em um novo telescópio chamado Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI). Ainda este ano, começará sua missão de cinco anos. Seu objetivo? Criar um mapa 3D do Universo com detalhes sem precedentes, mostrando a distribuição da matéria.

Esse mapa detalhado permitirá aos astrônomos investigar aspectos importantes da cosmologia, incluindo a energia escura e seu papel na expansão do Universo.

O DESI é uma colaboração entre várias nações: EUA, Reino Unido, França, Espanha e México, com o Departamento de Energia dos EUA o Departamento de Ciência sendo o principal financiador. Várias outras instituições e fundações também contribuíram. O próprio DESI é um espectrógrafo poderoso e está sendo construído no telescópio Mayall de 4 m existente no Observatório Kitt Peak, no Arizona.

No fundo, o DESI é de 5.000 robôs individuais do tamanho de lápis. Cada um dos 5.000 robôs controla um único olho de fibra óptica e, juntos, capturam um espectro em uma faixa de comprimento de onda de 360 ​​nm a 980 nm. Ele "enxerga" do ultravioleta próximo, através da luz visível, e na parte infravermelha do espectro eletromagnético.

Esta imagem mostra o espectro capturado por um único dos 5.000 olhos de fibra óptica da DESI. O alvo é M33, a galáxia do triângulo. O espectro revela a presença de certos elementos e ajuda a medir a distância da galáxia. 
Crédito de imagem: DESI Collaboration; Pesquisas Legadas; NASA / JPL-Caltech / UCLA

Uma vez em operação, cada um dos 5.000 olhos DESI observará uma única galáxia pré-selecionada de cada vez. Nas melhores condições, ele completará um conjunto de 5.000 observações de galáxias a cada dois minutos, antes que o telescópio inteiro mova seu plano focal para o próximo conjunto de alvos.

A DESI mapeará repetidamente a distância para as mesmas 35 milhões de galáxias e 2,4 milhões de quasares, cobrindo cerca de um terço do céu em seus cinco anos de operação. Ao final de seu programa de observação, teremos um mapa da expansão dessa parte do Universo ao longo de um período de cinco anos.

"Depois de uma década em planejamento e P&D, instalação e montagem, estamos muito satisfeitos que a DESI logo possa começar sua busca para desvendar o mistério da energia escura", disse o diretor da DESI, Michael Levi, em um comunicado à imprensa .

O planeta focal da DESI contém 5.000 olhos robóticos de fibra óptica. 

Crédito de imagem: DESI Collaboration

Anos atrás, o Programa de Fronteiras Cósmicas do Departamento de Energia identificou a necessidade de uma pesquisa espectroscópica em campo amplo, e a DESI finalmente fornecerá isso. De acordo com o site da DESI, o novo instrumento "fornecerá novas medidas que podem restringir as teorias de gravidade e inflação modificadas e fornecerá limites de ponta na soma das massas de neutrinos".

O trabalho da DESI é analisar a luz que cada um de seus olhos recolhe de uma galáxia ou quasar distante. A luz dessas galáxias foi emitida há muito tempo, então, em certo sentido, a DESI está olhando para trás no tempo. Algumas de suas metas são 12 bilhões de anos atrás no tempo.

"É um instrumento louco e insano que estamos montando".

Joseph Silber, engenheiro-chefe de plano focal, DESI, 

Berkeley Lab

Impresso em cada um dos alvos do DESI são oscilações acústicas bariônicas (BAO). Essas são flutuações de densidade na matéria bariônica ou "normal". Essas flutuações podem atuar como uma espécie de "governante" na cosmologia, semelhante à maneira como as velas padrão são usadas para medir a distância. Mas, para desbloquear as informações nesses BAOs, é necessária uma medição detalhada dos espectros de cada alvo. Esses espectros podem ser usados ​​para construir o grande mapa 3D de um terço do céu, o objetivo principal do DESI.

Esse mapa irá revelar a história da expansão do Universo, que é impulsionada pela energia escura.

O universo está em expansão, mas a taxa de expansão não tem sido constante. Cerca de 7,5 bilhões de anos atrás, a taxa de expansão acelerou. As razões para isso são desconhecidas, mas a força responsável é chamada energia escura. Crédito de imagem: Por Ann Feild (STScI) - HUBBLESITE OU NASA Science, Domínio público, Wikimedia

"As galáxias não estão espalhadas aleatoriamente no espaço, mas formam um padrão complexo a partir do qual podemos aprender sobre a composição e a história do universo."

Professor Daniel Eisenstein, do Centro de Astrofísica | Harvard & Smithsonian

"Parabéns à equipe da DESI de laboratórios e universidades norte-americanas e internacionais por desenvolver este incrível instrumento espectroscópico de ponta", disse Kathleen Turner, gerente de programa da DESI no Departamento de Física de Alta Energia do Departamento de Energia. "Estamos todos ansiosos para usar a precisão requintada da DESI para mapear a expansão do universo ao longo do tempo."

"Este é o culminar de 10 anos de trabalho duro por uma equipe incrivelmente dedicada e talentosa, e uma grande conquista para todos os envolvidos", disse o diretor do DESI, Michael Levi.

“As galáxias não estão espalhadas aleatoriamente no espaço, mas formam um padrão complexo a partir do qual podemos aprender sobre a composição e a história do universo. Os mapas sem precedentes do DESI nos permitirão medir como o universo se expandiu ao longo do tempo, para ver como a gravidade e a energia escura competem para separar e separar o material ”, disse o professor Daniel Eisenstein, do Center for Astrophysics | Harvard & Smithsonian, que atua como co-porta-voz da colaboração.

Em março, ficou claro que a pandemia de coronavírus afetaria o DESI. A fase final de teste do instrumento teve que ser desligada. Mas havia uma chance de capturar um último grande lote de dados do céu, então a equipe da DESI foi adiante. Então, em meados de março, o DESI e o Kitt Peak Observatory foram fechados, para conter a disseminação do novo coronavírus.

Acontece que esse último lote de dados de teste foi crítico na Decisão Crítica 4 da instalação, um marco na conclusão. Essas execuções de observação de teste foram importantes, e ajudaram os operadores a identificar quaisquer problemas e solucioná-los. Em 11 de maio, um conselho consultivo federal concluiu formalmente o projeto.

Agora, o DESI está pronto para começar. E depois de anos de trabalho, a equipe por trás está ansiosa para começar.

"Os primeiros retornos do instrumento foram muito gratificantes após anos de desenvolvimento", disse Daniel Eisenstein, porta-voz da DESI e professor de astronomia da Universidade de Harvard. "Agora toda a equipe está ansiosa para aprender o que os dados DESI nos ensinarão sobre o Universo."

O Universo não pode esconder seus segredos para sempre.

Fonte - Universe Today

Expandindo referencias:

Berkeley Lab

Esta ilustração do DESI na cúpula do Telescópio Mayall mostra o plano focal e o cano do corretor (cinza escuro) na parte superior do telescópio e os espectrógrafos (mostrados em amarelo) abaixo do telescópio. 

Crédito: DESI Collaboration

Uma máquina posiciona um plano focal "pétala" em preparação para sua instalação. Dez pétalas em forma de cunha compõem o plano focal da DESI. 

Crédito: DESI Collaboration

Os trabalhadores instalam os espectrógrafos da DESI, que são usados ​​para dividir a luz coletada do plano focal da DESI em faixas de cores separadas. 

Crédito: DESI Collaboration

Neste vídeo de lapso de tempo, as equipes usam uma máquina especial para instalar uma pétala individual em forma de cunha no plano focal da DESI, instalado no Telescópio Mayall no Observatório Nacional Kitt Peak, perto de Tucson, Arizona. O plano focal arredondado é composto por 10 pétalas e cada pétala possui 500 posicionadores robóticos que visam individualmente as galáxias para coletar sua luz através de finos cabos de fibra óptica. 

Crédito: Christian Soto, Laboratório Nacional de Pesquisa em Astronomia Infravermelha Ótica / AURA / NSF