Ένα 45-χρονος τηλεσκόπιο πρόκειται να πάρει μια αναβάθμιση υψηλής τεχνολογίας που θα του δώσει τη δυνατότητα να αναζητήσει απαντήσεις στις πιο περίπλοκες ερωτήσεις στην αστρονομία, συμπεριλαμβανομένης της ύπαρξης σκοτεινής ενέργειας, μια υποθετική αόρατη δύναμη που θα οδηγούσε στην επέκταση το σύμπαν.
Το τηλεσκόπιο Nicholas U. Mayall στην Αριζόνα έκλεισε νωρίτερα αυτή την εβδομάδα για να προετοιμαστεί για την εγκατάσταση μιας συσκευής 9 τόνων η οποία θα διαθέτει 5.000 ρομπότ μεγέθους μολυβιού με στόχο αισθητήρες οπτικών ινών σε μακρινούς γαλαξίες.
Κάθε 20 λεπτά, τα περιστρεφόμενα ρομπότ θα επανατοποθετηθούν για να επιτρέψουν στο όργανο - που ονομάζεται σκοτεινοσκοπικό όργανο σκοτεινής ενέργειας (DESI) - να συλλάβει ένα νέο τμήμα του ουρανού. Δέκα εξαιρετικά ισχυρά όργανα που ονομάζονται φασματογράφοι θα αναλύσουν έπειτα το φως από τα μακρινά αντικείμενα που συλλαμβάνονται από τους αισθητήρες και θα δημιουργήσουν αυτό που έχει περιγραφεί ως ο μεγαλύτερος και πιο λεπτομερής 3D χάρτης του σύμπαντος μέχρι σήμερα.
"Ξεκινήσαμε με ένα εννοιολογικό σχεδιασμό για το όργανο το 2010", δήλωσε σε δηλώσεις ο Joseph Silber, μηχανικός έργου DESI που εργάζεται στο εργαστήριο Lawrence Berkeley του Πανεπιστημίου της Καλιφόρνιας. "Βασίζεται στην επιστήμη που έγινε στο όργανο φασματοσκοπίας βαρυονικής ταχυκαρδίας (BOSS), αλλά όλα αυτά έγιναν ρομποτικά αντί χειροκίνητα".
Το όργανο BOSS, στο Observatory Point Apache στο Νέο Μεξικό, διαθέτει 1.000 οπτικές ίνες που μπορούν να ανιχνεύσουν φωτεινά σήματα από τους πιο αδύναμους και πιο μακρινούς γαλαξίες. Για το DESI, οι μηχανικοί χρησιμοποίησαν πέντε φορές περισσότερες ίνες. Οι ερευνητές του BOSS πρέπει να χρησιμοποιούν μεταλλικές πλάκες με προσεκτικά τρυπημένες οπές για να κατευθύνουν τις οπτικές ίνες προς τους στόχους τους. Για κάθε τμήμα του ουρανού που θέλουν να φανταστούν, οι μηχανικοί πρέπει να δημιουργήσουν νέες πλάκες και να τις τοποθετήσουν πάνω στο τηλεσκόπιο. Στην περίπτωση του DESI, τα ρομπότ θα κάνουν όλη τη σκληρή δουλειά, αυξάνοντας σημαντικά την ταχύτητα της σάρωσης, ανέφεραν οι ερευνητές.
"Υπάρχουν 5.000 μεμονωμένα ρομπότ και ο καθένας οδηγεί μία οπτική ίνα", δήλωσε ο Silber στην Live Science. "Στη συνέχεια, η οπτική ίνα κατευθύνεται περίπου 50 μέτρα κάτω από το τηλεσκόπιο σε ένα ξεχωριστό δωμάτιο όπου εγκαθίστανται αυτά τα πολύ μεγάλα και ευαίσθητα όργανα φασματογραφίας".
Μετρώντας το πώς το μήκος κύματος του φωτός που προέρχεται από μακρινούς γαλαξίες (ή οποιοδήποτε ουράνιο αντικείμενο) αλλάζει, οι ερευνητές θα είναι σε θέση να υπολογίσουν πόσο μακριά βρίσκονται και πόσο γρήγορα οι γαλαξίες απομακρύνονται. Όταν ένα αντικείμενο απομακρύνεται από εμάς, το φως του μετατοπίζεται προς το κόκκινο μέρος του φωτεινού φάσματος (μεγαλύτερο μήκος κύματος) και γι 'αυτό ονομάζεται redshift.
Η κλίμακα και η πολυπλοκότητα του χάρτη θα βοηθήσουν τους επιστήμονες να καταλάβουν πώς η σκοτεινή ενέργεια και η βαρύτητα έχουν ανταγωνιστεί σε όλη την εξέλιξη του σύμπαντος. Η σκοτεινή ενέργεια είναι η μη αποδεδειγμένη δύναμη που ανταγωνίζεται με τη βαρύτητα και προκαλεί την επιταχυνόμενη επέκταση του σύμπαντος. Εκτιμάται ότι η σκοτεινή ενέργεια αποτελεί το 68% της συνολικής ενέργειας που υπάρχει στο σύμπαν.
Η ευαισθησία του οργάνου θα επιτρέψει στους αστρονόμους να δουν τους γαλαξίες τόσο απομακρυσμένους ώστε το φως τους να ταξιδεύει στη Γη πολλά δισεκατομμύρια χρόνια. Οι ερευνητές δήλωσαν ότι το όργανο, κοιτάζοντας πόσο καιρό χρειάζεται το φως για να το φτάσει, θα τους επέτρεπε να δουν πίσω μέχρι και 11 δισεκατομμύρια χρόνια.
"Ένας από τους πρωταρχικούς τρόπους που μαθαίνουμε για το αόρατο σύμπαν είναι από τις λεπτές επιπτώσεις του στη συσσώρευση γαλαξιών", δήλωσε ο συν-εκπρόσωπος του DESI Collaboration Daniel Eisenstein του Πανεπιστημίου του Χάρβαρντ. «Οι νέοι χάρτες από το DESI θα προσφέρουν ένα εξαίσιο νέο επίπεδο ευαισθησίας στη μελέτη μας για την κοσμολογία».
Κατά τη διάρκεια των προγραμματισμένων πέντε χρόνων λειτουργίας της, το DESI θα μετρήσει ταχύτητες περίπου 30 εκατομμυρίων γαλαξιών και κβάζαρ - υπερμεγέθων μαύρων οπών που περιβάλλεται από δίσκο περιστρεφόμενου υλικού, σύμφωνα με τον Brenna Flaugher, επιστήμονα του προγράμματος DESI που διευθύνει το Τμήμα Αστροφυσικής στο Fermi National Accelerator Εργαστήριο.
«Αντί για ένα κάθε φορά, μπορούμε να μετρήσουμε τις ταχύτητες των 5.000 γαλαξιών κάθε φορά», είπε.
Το εργαλείο, μια συνεργασία μεταξύ 71 ερευνητικών ιδρυμάτων, θα συλλέξει περίπου 10 φορές περισσότερα δεδομένα από τον προκάτοχό του, το BOSS.
"Αυτό το έργο έχει να κάνει με τη δημιουργία τεράστιων ποσοτήτων δεδομένων", δήλωσε ο διευθυντής της DESI Michael Levi του Εθνικού Εργαστηρίου του Lawrence Berkeley του Εργαστηρίου Ενέργειας (Berkeley Lab), ο οποίος ηγείται του έργου. Οι ερευνητές θα χρησιμοποιήσουν τα δεδομένα σε προσομοιώσεις υπολογιστών για σύμπαντα.
Η Silber και η ομάδα του έχουν ήδη παραγάγει 3.000 ρομπότ τοποθέτησης και τα έχουν εγκαταστήσει σε σφηνοειδή πέταλα που θα ενσωματωθούν στο εστιακό επίπεδο του οργάνου. Οι έξι φακοί της DESI τελούν υπό τελική επεξεργασία στο University College του Λονδίνου και θα αποσταλούν στις Η.Π.Α. την άνοιξη αυτή, ώστε να ξεκινήσει η εγκατάσταση των εξαρτημάτων.
Η DESI αναμένεται να πραγματοποιήσει τις πρώτες μετρήσεις της την άνοιξη του 2019.
