IL universo è grande, e sta diventando più grande. Per studiare l’energia oscura, la forza misteriosa dietro l’accelerazione dell’espansione del nostro universo, gli scienziati stanno usando il Strumento spettroscopico di energia oscura (DESI) per raccogliere dati e mappare quasi 40 milioni di galassie, quasar e stelle.
Questa settimana, la collaborazione ha rilasciato pubblicamente il suo primo lotto di dati, con quasi 2 milioni di oggetti da esplorare per i ricercatori.
Il set di dati da 80 terabyte proviene da 2.480 esposizioni scattate in sei mesi durante la fase di “convalida del sondaggio” dell’esperimento nel 2020 e nel 2021.
Tra l’accensione dello strumento e l’inizio della corsa scientifica ufficiale, i ricercatori si sono assicurati che il loro piano di utilizzo del telescopio raggiungesse i loro obiettivi scientifici, ad esempio controllando il tempo necessario per osservare le galassie di diversa luminosità e convalidando la selezione delle stelle e galassie da osservare.
Il Dark Energy Spectroscopic Instrument si trova in cima al Mayall 4-Meter Telescope al Kitt Peak National Observatory. I primi dati di DESI raccolti nel 2020 e nel 2021 sono ora disponibili al pubblico. Credito immagine: Marilyn Sargent/Berkeley Lab
“Il fatto che DESI funzioni così bene e che la quantità di dati di livello scientifico necessari durante la convalida del sondaggio sia paragonabile a precedenti rilevamenti del cielo completati, è un risultato monumentale”, ha affermato Nathalie Palanque-Delabrouille, co-portavoce di DESI e a scienziato presso il Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia, che gestisce l’esperimento.
“Questa pietra miliare mostra che DESI è una fabbrica spettroscopica unica i cui dati non solo consentiranno lo studio dell’energia oscura, ma saranno anche ambiti dall’intera comunità scientifica per affrontare altri argomenti, come la materia oscura, il lensing gravitazionale e la morfologia galattica”.
DESI utilizza 5.000 posizionatori robotici per muovere fibre ottiche che catturano la luce da oggetti a milioni o miliardi di anni luce di distanza. È lo spettrografo per survey multi-oggetto più potente al mondo, in grado di misurare la luce di oltre 100.000 galassie in una notte. Quella luce dice ai ricercatori quanto è lontano un oggetto, costruendo una mappa cosmica 3D.
Frammento di dati DESI. Credito immagine: Lawrence Berkeley National Laboratory
“Questo nuovo campione rappresenta i primi dati di qualità scientifica acquisiti con questo nuovo potente strumento. Questi dati di convalida del sondaggio sono di qualità migliore e forniscono spettri e classificazione di una gamma più ampia di stelle, galassie e quasar rispetto ai dati che ci aspettiamo nel programma quinquennale principale”, ha affermato Kyle Dawson.
Dawson dell’Università dello Utah è stato uno dei due responsabili principali dello sforzo di convalida del sondaggio ed è anche co-portavoce del DESI. “Abbiamo imparato da questi dati come costruire il programma di cosmologia più efficace”.
Gli aspetti chiave della convalida del sondaggio includevano il software per classificare automaticamente decine di milioni di spettri stellari, galattici e quasar nei prossimi cinque anni.
“In particolare, la modellazione degli spettri dei quasar richiede sofisticati strumenti computazionali. Studiando questi nuovi spettri quasar, siamo stati in grado di aggiornare i modelli di un programma precedente e dimostrare che possiamo fare molto meglio nella caratterizzazione degli spettri quasar”, ha affermato Allyson Brodzeller, ricercatore studente laureato presso l’Università dello Utah.
NGC 1566 – foto illustrativa. Foto: Indagine sull’energia oscura
Man mano che l’universo si espande, allunga la lunghezza d’onda della luce, rendendola più rossa, una caratteristica nota come spostamento verso il rosso. Più la galassia è lontana, maggiore è il redshift. DESI è specializzata nella raccolta di spostamenti verso il rosso che possono poi essere utilizzati per risolvere alcuni dei più grandi enigmi dell’astrofisica: cosa energia oscura com’è e come è cambiato nel corso della storia dell’universo.
Sebbene l’obiettivo principale di DESI sia comprendere l’energia oscura, molti dei dati possono essere utilizzati anche in altri studi astronomici. Ad esempio, il primo rilascio di dati contiene immagini dettagliate di alcune aree del cielo ben note, come l’Hubble Deep Field.
Sono già emersi due reperti interessanti: la prova di a migrazione di massa delle stelle nella galassia di Andromeda e quasar incredibilmente distanti, che sono buchi neri supermassicci estremamente luminosi e attivi che a volte si trovano al centro delle galassie.
“Abbiamo osservato alcune aree a profondità molto elevate. Le persone hanno esaminato quei dati e scoperto quasar con spostamento verso il rosso molto elevato, che sono ancora così rari che praticamente qualsiasi loro scoperta è utile “, ha affermato Anthony Kremin, ricercatore post-dottorato presso il Berkeley Lab che ha guidato l’elaborazione dei dati per il rilascio anticipato dei dati.
“Quei quasar ad alto spostamento verso il rosso si trovano solitamente con telescopi molto grandi, quindi il fatto che DESI, uno strumento di rilevamento più piccolo di 4 metri, potesse competere con quegli osservatori più grandi e dedicati è stato un risultato di cui siamo piuttosto orgogliosi e dimostra l’eccezionale produttività di lo strumento.”
Oggi, la collaborazione ha anche pubblicato a set di carte relativi al rilascio anticipato dei dati, che includono le prime misurazioni dell’aggregazione di galassie, studi di oggetti rari e descrizioni dello strumento e operazioni di rilevamento.
I nuovi documenti si basano sulla prima misurazione di DESI della scala delle distanze cosmologiche che fu pubblicato ad aprileche ha utilizzato i dati dei primi due mesi di indagine di routine (non inclusi nella prima versione dei dati) e ha anche mostrato la capacità di DESI di raggiungere i suoi obiettivi di progettazione.
La convalida del sondaggio è stata anche un’opportunità per testare il processo di trasformazione dei dati grezzi dai 10 spettrometri di DESI (che suddividono la luce di una galassia in diversi colori) in informazioni utili.
“Oltre a far progredire la nostra comprensione della cosmologia, l’insieme senza precedenti di dati spettroscopici del DESI codifica una ricchezza di informazioni per noi per indagare sulle attività intorno ai buchi neri supermassicci nelle galassie, per studiare la formazione e l’evoluzione delle galassie e per sondare la galassia circum-galattica e mezzo intergalattico. Non vediamo l’ora di esplorare i dati per tutti gli entusiasmanti argomenti di ricerca”, ha affermato Zheng Zheng del Dipartimento di fisica e astronomia dell’Università dello Utah.
Il rilascio anticipato dei dati DESI è ora disponibile per l’accesso gratuitamente tramite NERSC.
Ci sono ancora molti dati da venire dall’esperimento. DESI è attualmente a due anni dalla sua corsa quinquennale e in anticipo sul programma nella sua ricerca per raccogliere più di 40 milioni di spostamenti verso il rosso. L’indagine ha già classificato più di 26 milioni di oggetti astronomici nella sua corsa scientifica e ne aggiunge più di un milione al mese.
“Il rilascio anticipato dei dati segue la prima nel marzo 2023 di uno spettacolo planetario sull’esperimento DESI e sul gruppo eterogeneo di studenti e scienziati il cui sforzo collettivo rende possibile DESI. In quanto collaborazione internazionale, siamo fortunati a poter fornire traduzioni dello spettacolo del planetario in molte lingue, tra cui spagnolo, francese, mandarino e tedesco”, ha affermato Angela Berti, ricercatrice post-dottorato presso l’Università dello Utah che presiede il DESI education and sforzo di sensibilizzazione del pubblico.
Fonte: Università dell’Utah
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