Foram necessários três levantamentos do céu – conduzidos em telescópios em dois continentes, cobrindo um terço do céu visível e exigindo quase mil noites de observação – para preparar um novo projeto que criará o maior mapa tridimensional das galáxias do universo. novos insights sobre a expansão acelerada do universo.
Este projeto do Instrumento Espectroscópico de Energia Escura (DESI, na sigla em inglês) vai explorar essa expansão, impulsionada por uma misteriosa propriedade conhecida como energia escura, em grande detalhe. Também poderia fazer descobertas inesperadas durante sua missão de cinco anos.
As pesquisas, que terminaram em março, acumularam imagens de mais de 1 bilhão de galáxias e são essenciais na seleção de objetos celestes para atingir o DESI, atualmente em construção no Arizona.
O último lote de dados de imagem dessas pesquisas, conhecido como DR8, foi lançado publicamente em 8 de julho, e uma ferramenta on-line do Sky Viewer fornece um tour virtual desses dados. Um lançamento final de dados das pesquisas de imagens da DESI está planejado ainda este ano.
Os cientistas selecionarão cerca de 33 milhões de galáxias e 2,4 milhões de quasares do conjunto maior de objetos fotografados nas três pesquisas. Os quasares são os objetos mais brilhantes do universo e acredita-se que eles contêm buracos negros supermassivos. O DESI segmentará esses objetos selecionados para várias medições após o seu início, o que é esperado para fevereiro de 2020.
O DESI medirá cada alvo através de um intervalo de diferentes comprimentos de onda de luz, conhecido como espectro, do conjunto selecionado de galáxias repetidamente ao longo de sua missão. Essas medições fornecerão detalhes sobre sua distância e aceleração longe da Terra.
Uma coleção de 5.000 robôs giratórios, cada um carregando um cabo de fibra óptica, apontará para conjuntos de objetos celestes pré-selecionados para coletar sua luz (veja um vídeo relacionado) para que possa ser dividido em cores diferentes e analisado usando uma série de dispositivos chamados espectrógrafos.
Três pesquisas, 980 noites
“Normalmente, quando você pede tempo em um telescópio, você ganha cinco noites”, disse David Schlegel, cientista do projeto DESI do Laboratório Nacional Lawrence Berkeley, do Departamento de Energia dos Estados Unidos (Berkeley Lab), que é a instituição líder do DESI. colaboração. “Essas três pesquisas de imagem totalizaram 980 noites, o que é um número bastante grande”.
Os três levantamentos de imagens para o DESI incluem:
O Legacy Survey (MzLS) da banda z Mayall, realizado no Telescópio Mayall, no Observatório Nacional Kitt Peak, na National Science Foundation, perto de Tucson, Arizona, durante 401 noites. O DESI está agora em fase de instalação no Telescópio Mayall.
O Legacy Survey da Dark Energy Camera (DECaLS) no Telescópio Victor Blanco no Observatório Interamericano Cerro Tololo da NSF no Chile, que durou 204 noites.
O Beijing-Arizona Sky Survey (BASS), que usou o telescópio Bok do Observatório Steward no Observatório Nacional Kitt Peak e durou 375 noites.
Equipes de pesquisa no local – normalmente dois pesquisadores do projeto DESI por noite de observação para cada uma das pesquisas – serviam em uma espécie de função de “salva-vidas”, disse Schlegel. “Quando algo deu errado, eles estavam lá para consertar – manter os olhos no céu”, e os pesquisadores trabalhando remotamente também ajudaram na solução de problemas.
No início de março, Eva-Maria Mueller, pesquisadora de pós-doutorado da Universidade de Portsmouth, no Reino Unido, e Robert Blum, ex-vice-diretor do Observatório Nacional de Astronomia Óptica (NOAO) que gerencia os locais de pesquisa, estavam de plantão com uma pequena equipe. na sala de controle do Telescópio Victor Blanco da NSF, em uma montanha chilena de uma milha de altura, para a última noite de imagens do levantamento DECaLS.
Sentados vários andares abaixo do telescópio, Mueller e Blum viam imagens em tempo real para verificar a posição e o foco do telescópio. Mueller, que estava participando de um turno de cinco noites que foi sua primeira observação para as pesquisas do DESI, disse: “Este sempre foi um sonho de infância”.
Blum, que havia registrado muitas noites no telescópio Blanco para a DECaLS, disse: “É realmente emocionante pensar em terminar essa fase”. Ele observou que esta noite final estava focada em “limpar pequenos buracos” na imagem anterior. Blum agora está servindo em um novo papel como diretor de operações do telescópio Synoptic Survey sob instalação no Chile.
Novo software projetado para os levantamentos DESI e equipamentos de posicionamento precisos nos telescópios, ajudou a automatizar o processo de captura de imagens, definindo o tempo de exposição e filtros e compensando distorções atmosféricas e outros fatores que podem afetar a qualidade de imagem, observou Blum. Durante uma noite produtiva, era comum produzir cerca de 150 a 200 imagens para o levantamento DECaLS.
Experimento legal de cartografia cósmica
Os dados das pesquisas foram encaminhados para supercomputadores no Centro Nacional de Computação Científica de Pesquisa Energética (NERSC), da Berkeley Lab, que será o principal depósito de dados do DESI.
Mais de 100 pesquisadores participaram de turnos noturnos para realizar as pesquisas, disse Arjun Dey, cientista do projeto NOAO para DESI. Dey serviu como um cientista líder para a pesquisa MzLS e um cientista co-líder na pesquisa DECaLS com Schlegel.
“Estamos construindo um mapa detalhado do universo e medindo sua história de expansão nos últimos 10 a 12 bilhões de anos”, disse Dey. “O experimento DESI representa o mais detalhado – e definitivamente o mais legal – experimento de cartografia cósmica realizado até agora. Embora a imagem tenha sido feita para o projeto DESI, os dados estão disponíveis publicamente para que todos possam aproveitar o céu e explorar o cosmos.”
Pesquisa BASS apoiada pela equipe global
Xiaohui Fan, professor de astronomia da Universidade do Arizona que liderou a pesquisa BASS conduzida pelo telescópio Bok de Kitt Peak, coordenou o tempo de visualização de um grupo internacional que incluiu o professor Zhou Xu e o professor associado Zou Hu, outros cientistas de os Observatórios Astronômicos Nacionais da China (NAOC) e pesquisadores da Universidade do Arizona e da colaboração do DESI.
O BASS produziu cerca de 100.000 imagens durante sua execução de quatro anos. Ele escaneou uma seção do céu cerca de 13 vezes maior que a Ursa Maior, parte da constelação da Ursa Maior.
“Este é um bom exemplo de como uma colaboração é feita”, disse Fan. “Por meio dessa parceria internacional, estávamos trazendo pessoas de todo o mundo. Essa é uma boa prévia do que será a observação com DESI.”
Fan notou a resposta rápida da equipe do DESI na atualização do hardware e software do telescópio durante o curso da pesquisa.
“Ele melhorou muito em termos de controles automatizados e redução de foco e dados”, disse ele. A maior parte das imagens da pesquisa BASS foi concluída em fevereiro, com algumas imagens finais tiradas em março.
Próximos passos para a conclusão do DESI
Todas as imagens reunidas serão processadas por um código matemático, chamado Tractor, que ajuda a identificar todas as galáxias pesquisadas e medir seu brilho.
Com o teste inicial do enorme barril corrector, que abriga o pacote DESI de seis grandes espelhos, no início de abril, o próximo grande marco do projeto será a entrega, instalação e testes de seu plano focal, que cobre o telescópio e as casas. os posicionadores robóticos.
Dey, que participou de discussões formais sobre a necessidade de um experimento como o DESI, quase 20 anos atrás, disse: “É bastante surpreendente que nossa pequena e dedicada equipe tenha conseguido realizar uma pesquisa tão grande em tão pouco tempo. Estamos empolgados”. estar se voltando para a próxima fase deste projeto! “
Publicado em 09/07/2019
Artigo original: https://phys.org/news/2019-07-sky-surveys-dark-energy-spectroscopic.html
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