Cameron Merritt
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Un telescopio di 45 anni riceverà un aggiornamento high-tech che gli consentirà di cercare risposte alle domande più sconcertanti in astronomia, inclusa l'esistenza dell'energia oscura, un'ipotetica forza invisibile che potrebbe guidare l'espansione di l'universo.
Il telescopio Nicholas U. Mayall in Arizona ha chiuso all'inizio di questa settimana per preparare l'installazione di un dispositivo da 9 tonnellate che sarà caratterizzato da 5.000 robot a forma di matita che puntano sensori a fibra ottica su galassie lontane.
Ogni 20 minuti, i robot girevoli si riposizioneranno per consentire allo strumento, chiamato DESI (Dark Energy Spectroscopic Instrument), di catturare una nuova porzione di cielo. Dieci strumenti estremamente potenti chiamati spettrografi analizzeranno quindi la luce proveniente dagli oggetti distanti catturati dai sensori e creeranno quella che è stata descritta come la mappa 3D più grande e dettagliata dell'universo fino ad oggi. [I 18 più grandi misteri irrisolti in fisica]
"Abbiamo iniziato con un progetto concettuale per lo strumento nel 2010", ha detto in una dichiarazione Joseph Silber, ingegnere di progetto DESI che lavora presso il Lawrence Berkeley Laboratory dell'Università della California. "Si basa sulla scienza che è stata eseguita con lo strumento Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Ma è tutto fatto roboticamente invece che manualmente".
Lo strumento BOSS, presso l'Apache Point Observatory nel New Mexico, dispone di 1.000 fibre ottiche in grado di rilevare i segnali luminosi dalle galassie più deboli e distanti. Per DESI, gli ingegneri hanno utilizzato cinque volte il numero di fibre. I ricercatori BOSS devono utilizzare piastre metalliche con fori praticati con cura per dirigere le fibre ottiche verso i loro obiettivi. Per ogni porzione di cielo che vogliono riprendere, gli ingegneri devono creare nuove lastre e montarle sul telescopio. Nel caso di DESI, i robot faranno tutto il lavoro duro, aumentando notevolmente la velocità della scansione, hanno detto i ricercatori.
"Ci sono 5.000 robot individuali e ognuno guida una fibra ottica", ha detto Silber. "La fibra ottica viene quindi instradata per circa 50 metri [circa 164 piedi] lungo il telescopio in una stanza separata dove sono installati questi strumenti spettrografi molto grandi e sensibili".
Misurando come cambia la lunghezza d'onda della luce proveniente da galassie lontane (o da qualsiasi oggetto celeste), i ricercatori saranno in grado di capire quanto sono lontane e quanto velocemente si stanno allontanando le galassie. Quando un oggetto si allontana da noi, la sua luce si sposta verso la parte rossa dello spettro luminoso (una lunghezza d'onda più lunga), ed è per questo che si chiama redshift.
La scala e la complessità della mappa aiuteranno gli scienziati a capire come l'energia oscura e la gravità hanno gareggiato durante l'evoluzione dell'universo. L'energia oscura è la forza ancora non dimostrata che compete con la gravità e provoca l'espansione accelerata dell'universo. Si stima che l'energia oscura rappresenti fino al 68 percento dell'energia totale presente nell'universo.
La sensibilità dello strumento consentirà agli astronomi di vedere galassie così distanti che la loro luce viaggia verso la Terra per molti miliardi di anni. I ricercatori hanno affermato che lo strumento, osservando quanto tempo impiega la luce per raggiungerlo, consentirebbe loro di vedere fino a 11 miliardi di anni fa. [Il nostro universo in espansione: età, storia e altri fatti]
"Uno dei modi principali in cui apprendiamo l'universo invisibile è dai suoi sottili effetti sul raggruppamento delle galassie", ha detto il co-portavoce della DESI Collaboration Daniel Eisenstein dell'Università di Harvard. "Le nuove mappe di DESI forniranno un nuovo livello di sensibilità squisito nel nostro studio di cosmologia".
Secondo Brenna Flaugher, una scienziata del progetto DESI che guida il dipartimento di astrofisica presso il Fermi National Accelerator, il DESI misurerà le velocità di circa 30 milioni di galassie e quasar - buchi neri supermassicci circondati da un disco di materiale in orbita durante i cinque anni di attività pianificati. Laboratorio.
"Invece di una alla volta, possiamo misurare le velocità di 5.000 galassie alla volta", ha detto.
Lo strumento, una collaborazione tra 71 istituti di ricerca, acquisirà circa 10 volte più dati rispetto al suo predecessore, BOSS.
"Questo progetto è incentrato sulla generazione di enormi quantità di dati", ha affermato il direttore del DESI Michael Levi del Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia, che guida il progetto. I ricercatori utilizzeranno i dati nelle simulazioni al computer degli universi.
Silber e il suo team hanno già prodotto 3.000 robot di posizionamento e li hanno installati in petali a forma di cuneo che saranno incorporati nel piano focale dello strumento. Le sei lenti DESI sono attualmente in fase di trattamento finale presso l'University College di Londra e saranno spedite negli Stati Uniti questa primavera in modo che possa iniziare l'installazione dei componenti.
Si prevede che DESI effettuerà le sue prime misurazioni nella primavera del 2019.