45-годишен телескоп ще получи високотехнологичен ъпгрейд, който ще му даде възможност да търси отговори на най-смущаващите въпроси в астрономията, включително наличието на тъмна енергия, хипотетична невидима сила, която може да е причина за разширяването на Вселената.
Телескопът Nicholas U. Mayall в Аризона се затвори по-рано тази седмица, за да се подготви за инсталирането на 9-тонно устройство, което ще включва 5 000 роботи с размер на молив, насочени към оптични сензори в далечни галактики.
На всеки 20 минути въртящите се роботи ще препозиционират, за да позволят на инструмента - наречен Spectroscopic Instrument Dark (DESI) - да заснеме нова част от небето. След това десет изключително мощни инструменти, наречени спектрографи, ще анализират светлината от отдалечените обекти, заснети от сензорите, и ще създадат онова, което е описано като най-голямата и най-подробна 3D карта на Вселената до момента.
"Започнахме с идеен проект за инструмента през 2010 г.", казва в изявление Джоузеф Силбър, инженер по проект DESI, който работи в Калифорнийския университет Лоурънс Беркли. "Тя се основава на науката, която е направена на инструмента за спектроскопско изследване на Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Но всичко е направено роботично, вместо ръчно."
Инструментът BOSS в Обсерваторията на точки Apache в Ню Мексико разполага с 1000 оптични влакна, които могат да разпознават светлинни сигнали от най-тъмните и най-отдалечени галактики. За DESI инженерите са използвали пет пъти повече влакна. Изследователите на BOSS трябва да използват метални плочи с внимателно пробити отвори, за да насочват оптичните влакна към техните цели. За всяка част от небето, която искат да изобразят, инженерите трябва да създадат нови плочи и да ги монтират върху телескопа. В случая на DESI роботите ще свършат цялата тежка работа, значително увеличавайки скоростта на сканиране, казаха изследователите.
"Има 5000 индивидуални робота и всеки задвижва едно оптично влакно", каза Силбър пред Live Science. "След това оптичното влакно се пренасочва на около 50 метра надолу по телескопа до отделно помещение, където са инсталирани тези много големи и чувствителни спектрографски инструменти."
Измервайки как се променя дължината на вълната на светлината, идваща от далечни галактики (или който и да е небесен обект), изследователите ще могат да разберат колко далеч са те и колко бързо се отдалечават галактиките. Когато един обект се отдалечи от нас, неговата светлина се измества към червената част на светлинния спектър (по-дълга дължина на вълната) и затова се нарича червено изместване.
Мащабът и сложността на картата ще помогне на учените да разберат как тъмната енергия и гравитацията са се състезавали през еволюцията на Вселената. Тъмната енергия е все още недоказаната сила, която се състезава с гравитацията и причинява ускоряващото се разширяване на Вселената. Счита се, че тъмната енергия представлява до 68 процента от общата енергия, присъстваща във Вселената.
Чувствителността на инструмента ще позволи на астрономите да видят галактики толкова отдалечени, че светлината им пътува до Земята много милиарди години. Според изследователите инструментът, гледайки колко време отнема светлината да достигне до него, ще им позволи да видят назад преди 11 милиарда години.
„Един от основните начини, по които научаваме за невижданата вселена, е чрез нейните фини ефекти върху групирането на галактики“, заяви говорителят на сътрудника на DESI Даниел Айзенщайн от Харвардския университет. "Новите карти от DESI ще осигурят изискано ново ниво на чувствителност в нашето изследване на космологията."
По време на планираните пет години операции DESI ще измерва скорости от около 30 милиона галактики и квазари - свръхмасивни черни дупки, заобиколени от диск с орбитален материал, според Брена Флагър, учен от проекта DESI, който ръководи отдела по астрофизика в Националния ускорител на Ферми лаборатория.
"Вместо една по една можем да измерваме скоростите на 5000 галактики наведнъж", каза тя.
Инструментът, колаборация между 71 изследователски институции, ще събере около 10 пъти повече данни от своя предшественик - BOSS.
„Този проект е свързан с генериране на огромни количества данни“, заяви директорът на DESI Майкъл Леви от Националната лаборатория „Лоурънс Беркли“ на Министерството на енергетиката (Berkeley Lab), която ръководи проекта. Изследователите ще използват данните в компютърни симулации на вселени.
Силбер и неговият екип вече са произвели 3 000 позициониращи робота и са ги инсталирали в венчелистчета с клиновидна форма, които ще бъдат вградени във фокусната равнина на инструмента. Шестте лещи на DESI понастоящем се подлагат на последно лечение в University College London и ще бъдат изпратени до САЩ тази пролет, за да може инсталацията на компонентите да започне.
Очаква се DESI да извърши първите си измервания през пролетта на 2019 година.
