Dark Energy Survey fuldfører seks-årig mission

Efter at have scannet i dybden omkring en fjerdedel af den sydlige himmel i seks år og katalogiseret hundreder af millioner af fjerne galakser, Dark Energy Survey (DES) vil afslutte med at tage data i morgen, den 9. januar.

Undersøgelsen er et internationalt samarbejde, der begyndte at kortlægge en 5, 000 kvadrat-graders område af himlen den 31. august, 2013, i en søgen efter at forstå naturen af ​​mørk energi, den mystiske kraft, der accelererer udvidelsen af ​​universet. Brug af Dark Energy-kameraet, et 520 megapixel digitalkamera finansieret af US Department of Energy Office of Science og monteret på Blanco 4-meter teleskopet ved National Science Foundations Cerro Tololo Inter-American Observatory i Chile, forskere på DES tog data om 758 nætter over seks år.

I løbet af de nætter, de registrerede data fra mere end 300 millioner fjerne galakser. Mere end 400 videnskabsmænd fra over 25 institutioner rundt om i verden har været involveret i projektet, som er vært for det amerikanske energiministeriums Fermi National Accelerator Laboratory. Samarbejdet har allerede produceret omkring 200 akademiske artikler, med mere på vej.

Ifølge DES-direktør Rich Kron, en Fermilab og University of Chicago videnskabsmand, disse resultater og de videnskabsmænd, der gjorde dem mulige, er der, hvor meget af den virkelige præstation af DES ligger.

"Første generationer af studerende og postdoc-forskere på DES bliver nu fakultet ved forskningsinstitutioner og er involveret i kommende himmelundersøgelser, " sagde Kron. "Antallet af publikationer og involverede personer er et sandt bevis på dette eksperiment. At hjælpe med at starte så mange karrierer har altid været en del af planen, og det har været meget vellykket."

DES er fortsat en af ​​de mest følsomme og omfattende undersøgelser af fjerne galakser, der nogensinde er udført. Dark Energy Camera er i stand til at se lys fra galakser milliarder af lysår væk og fange det i hidtil uset kvalitet.

Ifølge Alistair Walker fra National Optical Astronomy Observatory, et DES-teammedlem og DECam-instrumentforskeren, at udstyre teleskopet med Dark Energy Camera forvandlede det til en avanceret undersøgelsesmaskine.

"DECam var nødvendig for at udføre DES, men det skabte også et nyt værktøj til opdagelse, fra solsystemet til det fjerne univers, " sagde Walker. "F.eks. 12 nye Jupiters måner blev for nylig opdaget med DECam, og påvisning af fjerne stjernedannende galakser i det tidlige univers, da universet kun var nogle få procent af sin nuværende alder, har givet ny indsigt i slutningen af ​​den kosmiske mørke tidsalder."

Undersøgelsen genererede 50 terabyte (det er 50 millioner megabyte) data over sine seks observationssæsoner. Disse data lagres og analyseres på National Center for Supercomputing Applications (NCSA) ved University of Illinois i Urbana-Champaign.

"Selv efter at observationer er afsluttet, NCSA vil fortsætte med at støtte den videnskabelige produktivitet af samarbejdet ved at lave raffinerede dataudgivelser og betjene dataene langt ind i 2020'erne, " sagde Don Petravick, senior projektleder for Dark Energy Survey hos NCSA.

Nu er arbejdet med at analysere disse data i centrum. DES har allerede udgivet et komplet udvalg af artikler baseret på dets første års data, og videnskabsmænd dykker nu ned i den rige søm af katalogiserede billeder fra de første mange års data, leder efter spor til den mørke energis natur.

Det første skridt i den proces, ifølge Fermilab og University of Chicago videnskabsmand Josh Frieman, tidligere direktør for DES, er at finde signalet i al støjen.

"Vi forsøger at drille signalet om mørk energi ud mod en baggrund af alle mulige ikke-kosmologiske ting, der bliver indprentet i dataene, " sagde Frieman. "Det er en massiv igangværende indsats fra mange forskellige mennesker rundt om i verden."

DES-samarbejdet fortsætter med at frigive videnskabelige resultater fra deres lager af data, og forskere vil diskutere de seneste resultater på en særlig session ved American Astronomical Society vintermøde i Seattle i dag, 8. januar. Højdepunkter fra de foregående år omfatter:

• den mest præcise måling af mørkt stofs struktur i universet, hvilken, sammenlignet med kosmiske mikrobølgebaggrundsresultater, giver videnskabsmænd mulighed for at spore udviklingen af ​​kosmos.
• opdagelsen af ​​mange flere dværgsatellitgalakser, der kredser om vores Mælkevej, som giver test af teorier om mørkt stof.
• skabelsen af ​​universets mest nøjagtige kort over mørkt stof.
• spottet af den fjerneste supernova, der nogensinde er blevet opdaget.
• den offentlige udgivelse af undersøgelsens første tre års data, gør det muligt for astronomer over hele verden at gøre yderligere opdagelser.

DES-forskere opdagede også det første synlige modstykke til gravitationsbølger, der nogensinde er blevet opdaget, en kollision af to neutronstjerner, der fandt sted for 130 millioner år siden. DES var en af ​​flere himmelundersøgelser, der opdagede denne gravitationsbølgekilde, åbner døren til en ny form for astronomi.

For nylig udgav DES sine første kosmologiske resultater baseret på supernovaer (207 af dem taget fra de første tre år med DES-data) ved hjælp af en metode, der gav det første bevis for kosmisk acceleration for 20 år siden. Mere omfattende resultater om mørk energi forventes inden for de næste par år.

Opgaven med at samle en så omfattende undersøgelse var ikke ringe. I løbet af undersøgelsen, hundredvis af videnskabsmænd blev opfordret til at arbejde med kameraet på nathold, støttet af observatoriets personale. For at organisere den indsats, DES overtog nogle af principperne for højenergifysikeksperimenter, hvor alle, der arbejder på eksperimentet, er involveret i dets drift på en eller anden måde.

"Denne driftsform gav også DES en uddannelsesmulighed, " sagde Fermilab videnskabsmand Tom Diehl, der ledede DES-driften. "Senior DES-forskere blev parret med uerfarne til træning og, i tide, ville give den viden videre til yngre observatører."

Organisationsstrukturen for DES var også designet til at give forskere i den tidlige karriere værdifulde muligheder for avancement, fra workshops om at skrive forskningsforslag til mentorer, der hjalp med at gennemgå og redigere bevillings- og jobansøgninger.

Antonella Palmese, en postdoc-forsker ved Fermilab, ankom til Cerro Tololo som kandidatstuderende fra University College London i 2015. Hun kom hurtigt op i fart og vendte tilbage i 2017 og 2018 som en erfaren observatør. Hun fungerede også som repræsentant for forskere i den tidlige karriere, hjælpe med at hjælpe dem, der først sætter deres præg med DES.

"At arbejde med DES har bragt mig i kontakt med mange bemærkelsesværdige videnskabsmænd fra hele verden, " sagde Palmese. "Det er et særligt samarbejde, fordi du altid føler, at du er en nødvendig del af eksperimentet. Der er altid noget nyttigt, du kan gøre for samarbejdet og for din egen forskning."

Dark Energy Camera vil forblive monteret på Blanco-teleskopet ved Cerro Tololo i yderligere fem til 10 år og vil fortsat være et nyttigt instrument for videnskabelige samarbejder rundt om i verden. Cerro Tololo Inter-American Observatory Director Steve Heathcote forudser en lys fremtid for DECam.

"Selvom dataindsamlingen til DES er ved at være slut, DECam vil fortsætte sin udforskning af universet fra Blanco-teleskopet og forventes at forblive en 'opdagelsesmotor' i frontlinjen i mange år, " sagde Heathcote.

DES-samarbejdet vil nu fokusere på at generere nye resultater fra dets seks års data, herunder ny indsigt i mørk energi. Med én æra til ende, den næste æra af Dark Energy Survey er lige begyndt.