45-godišnji teleskop dobit će visokotehnološku nadogradnju koja će mu omogućiti traženje odgovora na najzahtjevnija pitanja u astronomiji, uključujući postojanje tamne energije, hipotetičku nevidljivu silu koja bi mogla pokretati širenjem svemir.
Teleskop Nicolas U. Mayall u Arizoni zatvoren je ranije ovog tjedna kako bi se pripremio za instalaciju uređaja od 9 tona koji će sadržavati 5000 robota veličine olovke koji ciljaju optičke senzore na udaljenim galaksijama.
Svakih 20 minuta rotirajući se roboti premještaju kako bi instrument - nazvan Spektroskopski instrument tamne energije (DESI) - mogao snimiti novi dio neba. Deset ekstremno moćnih instrumenata zvanih spektrogrami analizirat će svjetlost iz udaljenih objekata snimljenih senzorima i stvoriti ono što je opisano kao najveća i detaljnija 3D karta svemira do danas.
„Počeli smo s idejnim dizajnom instrumenta u 2010. godini“, rekao je u izjavi Joseph Silber, inženjer projekta DESI koji radi u Kalifornijskom laboratoriju Lawrence Berkeley. "Temelji se na znanosti koja je rađena na instrumentu spektroskopske ankete Baryon Oscilacija (BOSS). Ali sve se to vrši robotski, umjesto ručno."
Instrument BOSS, u opservatoriju Apache Point u Novom Meksiku, sadrži 1.000 optičkih vlakana koja mogu detektirati svjetlosne signale iz najtamnije i najudaljenije galaksije. Za DESI, inženjeri su koristili pet puta više vlakana. BOSS-ovi istraživači moraju koristiti metalne ploče s pažljivo izbušenim rupama kako bi usmjerili optička vlakna prema svojim ciljevima. Za svaki dio neba koji žele slikati, inženjeri moraju stvoriti nove ploče i montirati ih na teleskop. U slučaju DESI, roboti će obaviti sav težak posao, znatno povećavajući brzinu skeniranja, rekli su istraživači.
"Postoji 5000 pojedinačnih robota i svaki pokreće jedno optičko vlakno", rekao je Silber za Live Science. "Optička vlakna se zatim usmjeravaju oko 50 metara nizom teleskopom u posebnu prostoriju u kojoj su ugrađeni ovi vrlo veliki i osjetljivi spektrografski instrumenti."
Mjereći kako se valna duljina svjetlosti koja dolazi iz udaljenih galaksija (ili bilo kojeg nebeskog objekta) mijenja, istraživači će moći shvatiti koliko su daleko i koliko brzo se galaksije odmiču. Kada se objekt udaljava od nas, njegovo se svjetlo premješta prema crvenom dijelu svjetlosnog spektra (veće valne duljine) i zato se naziva crveno pomicanje.
Opseg i složenost karte pomoći će znanstvenicima da shvate kako su se tamna energija i gravitacija natjecali tijekom evolucije svemira. Tamna energija još je nedokazana sila koja se natječe s gravitacijom i uzrokuje ubrzano širenje svemira. Procjenjuje se da tamna energija čini čak 68 posto ukupne energije prisutne u svemiru.
Osjetljivost instrumenta omogućit će astronomima da vide galaksije toliko udaljene da njihova svjetlost putuje Zemljom mnogo milijardi godina. Istraživači su rekli da će im instrument, gledanjem koliko vremena treba svjetlost do njega, omogućiti da vide unatrag 11 milijardi godina.
"Jedan od primarnih načina na koji učimo o nevidljivom svemiru su njegovi suptilni učinci na grupiranje galaksija", rekao je glasnogovornik suradnje DESI Daniel Eisenstein sa Sveučilišta Harvard. "Nove karte DESI pružit će izvrsnu novu razinu osjetljivosti u našem istraživanju kozmologije."
Tijekom svojih planiranih pet godina djelovanja, DESI će izmjeriti brzine od oko 30 milijuna galaksija i kvazara - supermasivne crne rupe okružene diskom iz orbite materijala, izjavio je Brenna Flaugher, znanstvenik iz DESI projekta koji vodi Odjel za astrofiziku u Fermi nacionalnom akceleratoru Laboratorija.
"Umjesto jedne po jedne, možemo mjeriti brzine od 5000 galaksija odjednom", rekla je.
Instrument, suradnja 71 istraživačke institucije, prikupiće oko 10 puta više podataka nego njegov prethodnik, BOSS.
"Ovaj se projekt odnosi na stvaranje ogromnih količina podataka", rekao je direktor DESI Michael Levi iz Nacionalnog laboratorija Lawrencea Berkeleyja iz Odjela za energetiku (Berkeley Lab), koji vodi projekt. Istraživači će koristiti podatke u računalnim simulacijama svemira.
Silber i njegov tim već su proizveli 3000 robota za pozicioniranje i ugradili ih u latice u obliku klina koje će biti ugrađene u žarištu instrumenta. Šest leća tvrtke DESI trenutno je na završnoj obradi na University College London i bit će isporučeno u SAD ovog proljeća kako bi instalacija komponenata mogla početi.
Očekuje se da će DESI prva mjerenja obaviti na proljeće 2019. godine.
