Endelig datafrigivelse fra DESI Legacy Imaging Surveys udgivet

Astronomer ved hjælp af billeder fra Kitt Peak National Observatory og Cerro Tololo Inter-American Observatory har skabt det største kort over himlen nogensinde, omfatter over en milliard galakser. Den niende og sidste dataudgivelse fra de ambitiøse DESI Legacy Imaging Surveys sætter scenen for en banebrydende 5-årig undersøgelse med Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), som har til formål at give ny indsigt i mørk energis natur. Kortet blev frigivet i dag på mødet i januar 2021 i American Astronomical Society.

I årtusinder har mennesker brugt kort til at forstå og navigere i vores verden og sætte os selv i kontekst:vi er afhængige af kort for at vise os, hvor vi er, hvor vi kom fra, og hvor vi skal hen. Astronomiske kort fortsætter denne tradition i stor skala. De lokaliserer os i kosmos og fortæller historien om universets historie og skæbne:det vil udvide sig for evigt, udvidelsen accelererer i øjeblikket på grund af en ukendt størrelse kaldet mørk energi. Astronomiske kort kan hjælpe med at forklare, hvad denne mørke energi er, og hvorfor den eksisterer.

At udnytte denne mulighed kræver et hidtil uset kort - et, der kortlægger svage galakser mere ensartet og over et større område af himlen end nogensinde før. For at imødekomme den udfordring, astronomer har nu skabt et nyt todimensionelt kort over himlen, der er det største, der nogensinde er lavet med hensyn til himmeldækning, følsomhed, og det samlede antal kortlagte galakser.

Blandt de mere end 1 milliard galakser på kortet, astronomer vil udvælge titusinder af galakser til yderligere undersøgelse med Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), for at konstruere det største 3D-kort, der nogensinde er forsøgt. Resultaterne fra DESI-undersøgelsen, som vil blive udført ved Kitt Peak National Observatory (KPNO), et program fra National Science Foundations NOIRLab, vil i sidste ende give ny indsigt i den mørke energis natur.

Det nye kort er resultatet af DESI Legacy Imaging Surveys, en ambitiøs 6-årig indsats, der involverede 1405 observationsnætter ved tre teleskoper, års data fra et rumteleskop, 150 observatører og 50 andre forskere fra hele verden, 1 petabyte data (1000 billioner bytes), og 100 millioner CPU-timer på en af ​​verdens mest kraftfulde computere. Billederne er taget på KPNO og Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), også et program fra NOIRLab, og suppleret med billeder fra NASAs Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) mission. Dataene blev reduceret på Berkeley Labs National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC).

Kortet dækker halvdelen af ​​himlen, digitalt spredt over 10 billioner pixels, hvilket svarer til en mosaik af 833, 000 smartphone-billeder i høj opløsning, og er en af ​​de mest ensartede, dybe undersøgelser af himlen nogensinde foretaget. "Dette er det største kort på næsten enhver måde, " sagde David Schlegel, co-projekt videnskabsmand for DESI, der også var med til at lede billeddannelsesprojektet. Schlegel er astrofysiker ved Department of Energy's Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab), ledende institution for det internationale DESI-samarbejde.

Arjun Dey, DESI Project Scientist for NOIRLab, var med til at lede to af de tre billedundersøgelser, fungerede som den ledende videnskabsmand for Mayall z-band Legacy Survey (MzLS) observeret af Mosaic3-kameraet på Nicholas U. Mayall 4-meter teleskopet ved KPNO, og som co-lead videnskabsmand med Schlegel for Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) om DECam på Víctor M. Blanco 4-meter teleskopet ved CTIO i Chile.

Den tredje undersøgelse er Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) observeret af 90Prime-kameraet på Bok 2,3-meter teleskopet, som ejes og drives af University of Arizona og ligger på KPNO.

Den kollektive indsats af de tre undersøgelser, Dey sagde, "var en af ​​de mest ensartede, dybe undersøgelser af himlen, der nogensinde er blevet foretaget. Det var rigtig spændende at deltage."

DESI-samarbejdet vil udvælge 35 millioner galakser og 2,4 millioner kvasarer på kortet – nogle så langt væk som 12 milliarder lysår – som mål for DESI-undersøgelsen. Over fem års drift, DESI vil skabe et gigantisk 3-D kort over universet ved at måle galaksernes afstande og den hastighed, hvormed de bevæger sig væk fra os. For at foretage disse målinger, DESI vil tage fingeraftrykket af en galakse ved at måle dens spektrum:lyset fra individuelle galakser vil blive spredt i fine farvebånd.

At fange spektrene fra så mange galakser så hurtigt kræver en høj grad af automatisering. DESI - udstyret med en række af 5000 drejelige, automatiserede robotter, hver med et tyndt fiberoptisk kabel, der kan pege på individuelle galakser - er designet til at måle spektrene af 5000 galakser ad gangen. Resultaterne vil i sidste ende give ny indsigt i den mystiske mørke energi, der driver universets accelererende ekspansion.

Søgen efter at forstå naturen af ​​mørk energi har ført til store muligheder for opdagelse på andre områder af astronomi. Adam Bolton, Direktør for NOIRLabs Community Science and Data Center, forklarede:"For at løse nogle af de største mysterier i fundamental fysik i dag, vi er drevet til at skabe enorme digitale databaser over stjerner og galakser, som igen muliggør en ny data-mining-tilgang til at gøre yderligere astronomiske opdagelser."

Med færdiggørelsen af ​​DESI Legacy Imaging Surveys, alle data er blevet frigivet til det videnskabelige samfund og offentligheden. Denne endelige dataudgivelse, kendt som Data Release 9, er blevet forudgået af otte andre mellemliggende dataudgivelser.

NOIRLab vil være vært for disse dataprodukter i Astro Data Archive, fra de originale billeder taget ved teleskoperne til katalogerne, der rapporterer stjerners og galaksers positioner og andre egenskaber. Astro Data Lab betjener også katalogerne som databaser, som astronomer nemt kan analysere ved hjælp af Astro Data Labs værktøjer og tjenester, og krydsmatche dem med andre datasæt, giver flere muligheder for opdagelse. Ud over, Astro Data Lab giver astronomer eksempler på videnskabelige applikationer og tutorials til at hjælpe med deres forskning. DESI Legacy Imaging Surveys data er allerede blevet brugt til mange andre forskningsprojekter, herunder borgervidenskabelige indsatser, der udnytter skarernes visdom.