Kortlægning af universet i 3D

I 1998, forskere opdagede, at universets ekspansion accelererer. Fysikere ved ikke, hvordan eller hvorfor universet accelererer udad, men de gav den mystiske kraft bag dette fænomen et navn:mørk energi.

Forskere ved meget om virkningerne af mørk energi, men de ved ikke hvad det er. Kosmologer anslår, at 68 procent af universets samlede energi skal være lavet af tingene. En måde at få bedre styr på mørk energi og dens virkninger er at oprette detaljerede kort over universet, planlægger dens ekspansion. Videnskabsfolk, ingeniører og teknikere er i øjeblikket ved at bygge det mørke energispektroskopiske instrument, eller DESI, at gøre netop det.

DESI vil hjælpe med at skabe det største 3D-kort over galakser til dato, en, der vil spænde over en tredjedel af hele himlen, strække 11 milliarder lysår tilbage, og registrerer cirka 35 millioner galakser og kvasarer.

Det vil måle lysets spektre fra galakser for at bestemme deres afstande fra Jorden. Andre undersøgelser har skabt kort, der lokaliserer galaksernes laterale positioner på himlen, men forskere, der bruger DESI, vil kunne foretage mere præcise målinger af deres afstand til os, skabe høj opløsning, 3D-kort.

DESI installeres i øjeblikket ved Mayall 4-meter teleskop ved Kitt Peak National Observatory i Tucson, Arizona. Når installationen er fuldført, den vil køre i fem år.

DESI -projektet ledes ved US Department of Energy's Lawrence Berkley National Laboratory (Berkeley Lab) i Californien, og US DOE's Fermilab bidrager til den ambitiøse indsats med specialsystemer til indsamling og analyse af det galaktiske lys.

"Den fælles indsats for at bygge DESI er et eksempel på, hvordan videnskab trækker på ekspertise fra flere institutioner mod et fælles mål, en, som menneskeheden altid bevæger sig hen imod:forståelse af det grundlæggende i vores univers, "sagde Berkeley Labs Michael Levi, DESI projektleder.

Et af de største stykker, Fermilab bidrager med, er DESI -korrekturløbet. Fermilab -samarbejdspartnere designet, bygget og testet tønden, som er nogenlunde på størrelse med en telefonboks. Det spiller en afgørende rolle:at holde DESIs seks kæmpe linser i perfekt justering. For at sikre præcision præcist, tønden er designet, så linserne er præcist placeret inden for bredden af ​​et menneskehår. Samarbejdspartnere på University College London afsluttede for nylig installationen af ​​linserne i tønden, og hele ensemblet vil snart blive løftet op på teleskopet.

"Tønden skal være ekstremt præcis, "sagde Gaston Gutierrez, Fermilab -videnskabsmand, der styrer konstruktionen af ​​korrekturløbet. "Hvis der er en forkert justering af linserne, fejlen vil blive stærkt forstørret, og billederne bliver slørede. "

Fermilab har også designet og bygget store strukturer, der understøtter et bur, der omgiver tønden. Disse blev leveret til Mayall i april, og deres installation er begyndt.

For at konvertere lyset fra galakser til digital information til analyse, DESI vil bruge højteknologiske versioner af de velkendte komponenter i typiske håndholdte kameraer-ladningskoblede enheder, eller CCD'er. Fermilab emballerede og testede disse følsomme enheder, før de afleverede dem til Tucson.

Opgaven med at indsamle det galaktiske lys tilhører DESI's 5, 000 fiberoptiske kabler, som vil hjælpe med at optage spektrene for hver galakse. I cirka 20 minutter, hver af fibrene vil sigte mod en enkelt galakse og registrere dens spektrum. Så vil teleskopet bevæge sig til en ny position på himlen, og alle 5, 000 fibre vil blive flyttet til at pege på nye galakser. Fermilab udvikler softwaren, der fortæller instrumentet, hvor i himlen der skal pege disse fibre. Uden denne automatisering, DESI ville ikke være i stand til at måle de millioner af objekter, den planlægger at studere.

For fuldt ud at forstå de spektre, som DESI vil indsamle, forskere skal beholde detaljerede oplysninger om instrumentet og teleskopstatus. Ud over DESI -tønden, Fermilab opretter en elektronisk logbog og en database til lagring af instrumentstyringssystemers driftsdata. Disse vil blive brugt til at holde styr på informationerne om de systemer, der kræves for at drive DESI, f.eks. hvordan man læser CCD'erne, styre teleskopet og sikre, at apparatet til optagelse af spektrene fungerer korrekt.

DESI's forgænger, kaldet Dark Energy Camera (DECam), er i øjeblikket monteret på Chiles Victor Blanco -teleskop, søsterteleskopet til Mayall. I 2012, forskere og teknikere afsluttede DECams konstruktion til brug i den femårige Dark Energy Survey, hostet af Fermilab. De samme forskere, der designede DECam, bringer deres ekspertise og viden til DESI.

Dark Energy Survey og DECam fungerer som trædesten til DESI. DESI -projektet vil forbedre vores forståelse af mørk energis natur ved at bruge Dark Energy Survey's resultater som en baseline. DECams data vil også hjælpe DESI med at finde galakserne, så sidstnævnte kan tage mere præcise spektrumålinger for at bestemme galaksens rødforskydning:Jo længere væk en galakse er fra os, jo mere dets lys strækkes og forskydes i retning af rødere (længere) bølgelængder, ved universets udvidelse.

"Til Dark Energy Survey, vi tager bare billeder, men for DESI peger vi fibre på galakser og måler spektre, "sagde Fermilabs Brenna Flaugher, projektleder for DES og en af ​​de førende forskere for DESI. "Så, det er sådan set det næste niveau af opløsning i rødforskydning. "

DESIs sidste stykker er planlagt til at blive installeret i april 2019, med første lys planlagt til maj samme år.

"DESI vil hjælpe os med at forstå mørk energis natur, "Flaugher sagde." Og det vil føre til en bedre forståelse af udviklingen af ​​vores univers. "