Comienza la búsqueda de DESI para mapear el universo en expansión

Universidad de Rochester

Los investigadores de Rochester son miembros clave de una colaboración internacional para crear un mapa 3D del universo, que ayudará a desentrañar los misterios de la energía oscura.

Una misión de cinco años para mapear el universo y develar los misterios de la energía oscura comenzará oficialmente este mes con Basem. Instrumento de espectroscopia de energía oscura (DESI) Su estudio principal comenzó a capturar y estudiar la luz de 35 millones de galaxias y 2,4 millones de cuásares, los objetos más brillantes del universo, en una región del cielo en el hemisferio norte.

Los investigadores utilizarán los datos recopilados por DESI para revisar los 12 mil millones de años de la historia de 13,8 mil millones de años del universo. El objetivo es descubrir más pistas sobre el misterio de la energía oscura, una entidad hipotética que representa más del 70 por ciento del universo y presumiblemente está impulsando la expansión del universo, y en última instancia, crear el mapa 3D más detallado del universo. . .

DESI es una colaboración científica internacional que involucra a 75 instituciones en 13 países. Entre los participantes en DESI se encuentran investigadores de Universidad de Rochester El Grupo de Cosmología, que es un grupo interdisciplinario que incluye profesores, asistentes de investigación postdoctorales, estudiantes de posgrado y estudiantes de licenciatura de física, astronomía, ciencia de datos e informática.

Segev BenZvi, profesor asistente de física. (Foto de la Universidad de Rochester / J. Adam Finster)

El proyecto medirá 10 veces más espectros de galaxias que nunca.

«Cuando estaba en la escuela secundaria, me llevó años crear catálogos de 100.000 espectros de galaxias», dice. Me hará sangrar, Profesor Adjunto de Física y miembro del Grupo de Cosmología en Rochester. «Hoy, DESI puede registrar muchos espectros en una noche con buenas condiciones de observación. Son esas altas estadísticas las que nos permiten dar un gran salto en la precisión de las mediciones de la relatividad general y la energía oscura».

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¿Qué es DESI?

El instrumento DESI está ubicado en el Telescopio Mayall modificado en el Observatorio Nacional Kitt Peak de la Fundación Nacional de Ciencias cerca de Tucson, Arizona. La herramienta incluye nuevas ópticas que aumentan el campo de visión del telescopio e incluye 5.000 fibras ópticas controladas automáticamente para recopilar datos espectrales de un número igual de objetos en el campo de visión del telescopio.

El Grupo Rochester es responsable de garantizar que las 5.000 fibras se dirijan de manera óptima hacia sus objetivos, mediante el desarrollo y la resolución de problemas de software diseñado para controlar las fibras.

Fortalezas históricas de Rochester en óptica y física

La sólida trayectoria de Rochester en la investigación de la óptica y la física y en la investigación de los misterios de nuestro universo hace que DESI sea un proyecto ideal para la comunidad cosmológica.

Foto de Regina Dimena

Regina Demina, profesora de Física. (Fotos de la Universidad de Rochester / J. Adam Finster)

Prepararse para DESI, miembros del Grupo de Cosmología, con liderazgo conjunto Regina DiminaEl profesor de física ha desarrollado nuevos algoritmos para estudiar la expansión acelerada del universo, el crecimiento de estructuras en cúmulos de galaxias y la presencia de materia oscura en escalas galácticas.

«Los algoritmos rápidos e inteligentes son la clave para comprender el big data», dice Dimena. «Esperamos utilizar nuestros algoritmos para probar la distribución de la materia en el universo primordial, lo que ayudará a arrojar luz sobre los procesos detrás de los momentos de su expansión después del Big Bang, también conocido como inflación. Ni siquiera los aceleradores de partículas que sondean el picosegundo «El viejo estado del universo podría llegar a esta profundidad».

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Después de que COVID se detiene temporalmente, DESI comienza de nuevo

El inicio oficial de la encuesta DESI de cinco años se produce después de una pausa de ocho meses en el proyecto, debido a la pandemia de COVID-19. Una vez que el proyecto comenzó de nuevo a fines de 2020, las restricciones de viaje impidieron que los investigadores visitaran la cumbre de Kate, por lo que el grupo de Rochester cambió a monitoreo remoto.

Por ejemplo, BenZvi instaló un perro guardián bancario en su oficina en casa y ayudó a operar la máquina fuera de Rochester cada dos semanas durante los últimos cuatro meses, durante una prueba de funcionamiento de dispositivos DESI personalizados.

«Si bien no es tan aventurero como estar en Kitt Peak, sigue siendo muy divertido ver cómo llegan los datos en tiempo real», dice BenZvi. «Es sorprendente la rapidez con la que la herramienta puede recopilar nuevos datos».

En cualquier noche, cuando el telescopio se mueve a su posición objetivo, las fibras ópticas se alinean para recoger la luz de las galaxias a medida que se refleja en el espejo del telescopio. Desde allí, la luz se alimenta a un banco de espectroscopios y cámaras CCD para su posterior procesamiento y estudio.

Los espectros recogidos por DESI son los componentes de la luz correspondientes a los colores del arco iris. Sus propiedades, incluida la longitud de onda, revelan información como la composición química de los objetos que se observan, así como información sobre la distancia y la velocidad relativa.

A medida que el universo se expande, las galaxias se alejan unas de otras y su luz se convierte en ondas más largas y rojas. Cuanto más lejos está una galaxia, más «corrimiento al rojo» es. Al medir los desplazamientos al rojo de la galaxia, los investigadores de DESI podrán crear un mapa 3D del universo.

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DESI cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía de EE. UU. Y el Centro Nacional de Computación Científica para la Investigación de la Energía, y es una instalación para usuarios de la Oficina de Ciencias del Departamento de Energía. La Fundación Nacional de Ciencias de EE. UU., El Consejo de Instalaciones de Ciencia y Tecnología del Reino Unido, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Heising-Simons, el Comité Francés de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA) y el Consejo Nacional brindan apoyo adicional. Para Ciencia y Tecnología en México, el Ministerio de Economía de España y las instituciones miembros de DESI.


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