L’Instrument Espectroscòpic per a l’Energia Fosca comença a recollir dades

La col·laboració internacional té com a objectiu la construcció d'un mapa 3D de l'univers que permeti descobrir la natura d'aquesta estranya energia

Aquest dilluns arrenca oficialment una investigació de cinc anys per cartografiar l’Univers i revelar els misteris de l’energia fosca fent servir l’Instrument Espectroscòpic per a l’Energia Fosca (DESI). Situat als Estats Units, l’instrument capturarà i estudiarà la llum de desenes de milions de galàxies i d’altres objectes distants de l’Univers. Enregistrar la llum d’uns 30 milions de galàxies ajudarà els científics del projecte DESI a construir un mapa de l’Univers en 3D amb un detall sense precedents. Les dades ajudaran a entendre millor la gravetat repulsiva associada amb l’energia fosca que produeix l’acceleració de l’expansió de l’Univers en les enormes distàncies còsmiques. “Ens permetrà observar deu vegades més galàxies que els cartografiats anteriors i estudiar l’evolució de l’Univers des de fa 11 milions d’anys”, explica Héctor Gil Marín, investigador de l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), que codirigeix la primera anàlisi dels mapes de galàxies.

El telescopi DESI recull llum, o espectres, de galàxies i quàsars, per mesurar la seva velocitat de recessió. “Sabem que com més lluny de nosaltres és l’objecte, més gran és la velocitat de recessió, i això ens permet construir un mapa de l’Univers en 3D”, diu Gil Marín. “DESI és el pioner d’una nova generació d’instruments que estudiaran l’energia fosca des de diferents angles”, afirma Andreu Font Ribera, cosmòleg de l’Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) que codirigeix la primera anàlisi dels quàsars més distants. L’investigador afegeix que el programa permetrà abordar amb precisió dues preguntes: què és l’energia fosca; i el grau en què la gravetat segueix les lleis de la relativitat general, base de la nostra comprensió del cosmos. “Ha portat deu anys d’esforç avançar des del disseny de l’instrument fins aquest moment en que DESI comença a prendre unes dades que revolucionaran la nostra comprensió de l’Univers“, diu Violeta González Pérez, científica a la Universitat Autònoma de Madrid i una de les coordinadores del desenvolupament de simulacions computacionals de les observacions de DESI.

La galàxia d'Andròmeda, amb un quàsar al seu centre | Universitat de Barcelona
La galàxia d’Andròmeda, amb un quàsar al seu centre | Universitat de Barcelona

L’inici formal de DESI es produeix després d’un període de proves de quatre mesos, durant el qual ha capturat fins a quatre millions d’espectres de galàxies, més que la suma de tots els cartografiats espectroscòpics anteriors. DESI està instal·lat al renovat telescopi de quatre metres Nicholas U. Mayall, de l’Observatori Nacional de Kitt Peak, a prop de Tucston (Arizona), pertanyent a la Fundació Nacional de Ciència dels Estats Units i administrat per NOIRLab. L’instrument inclou una nova òptica que augmenta el camp de visió del telescopi i 5.000 fibres òptiques controlades robòticament que poden obtenir simultàniament espectres de 5.000 objectes. “El que té d’especial DESI no és tant el telescopi com l’instrument”, diu Otger Ballester, enginyer de l’IFAE i part de l’equip que va desenvolupar les càmeres de guiatge, enfocament i alineació.

A mesura que el telescopi es mou a una nova posició, les fibres òptiques s’alineen per recollir la llum de les galàxies que es reflecteix en el mirall. Des d’allà, la llum alimenta un banc d’espectrògrafs i càmeres CCD per al seu posterior processament i estudi. En una bona nit, DESI pot registrar espectres d’uns 150.000 objectes. “L’excel·lent capacitat de DESI també es deu al programari de l’instrument”, diu Santiago Serrano, enginyer de l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC) i de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), que ha desenvolupat part dels algorismes necessaris per guiar-lo. Serrano reconeix l’inestimable esforç de desenes de científics que han fet possible l’instrument i l’experiment.

Forat negre  | F. Roelofs i M. Moscibrodzka, Universitat Radboud
Forat negre | F. Roelofs i M. Moscibrodzka, Universitat Radboud

Els espectres recollits per DESI són els components de la llum, anàlegs als colors de l’arc de Sant Martí. Les seves característiques, que inclouen la longitud d’ona, donen informació sobre la composició química dels objectes astronòmics o la seva distància i velocitat relatives. A mesura que l’Univers s’expandeix, les galàxies s’allunyen les unes de les altres i la seva llum es desplaça a longituds d’ona més llargues i vermelles. Com més lluny és la galàxia, més gran és el desplaçament al vermell del seu espectre. En mesurar-ho, els investigadors de DESI crearan un mapa en 3D de l’Univers. S’espera que la distribució detallada de les galàxies al mapa incrementi el coneixement sobre la influència i la naturalesa de l’energia fosca. “Esbrinar les propietats de la misteriosa energia fosca és el principal objectiu de DESI”, afirma Licia Verde, professora ICREA a l’ICCUB. “Sabem que en l’actualitat el 70% del contingut energètic de l’Univers està format per energia fosca, però sabem molt poc sobre les seves propietats”. “L’energia fosca determina la taxa d’expansió de l’Univers”, explica Verde. “Mentre l’instrument DESI mira cap a l’espai i el temps”, diu, “podem observar simultàniament l’Univers a diferents èpoques i, en comparar-les, descobrir com evoluciona el contingut d’energia a mesura que l’Univers envelleix”.

Nou comentari