El nuevo instrumento DESI, desarrollado para investigar la misteriosa energía oscura y crear el mapa 3D más preciso del universo, ha comenzado a operar en pruebas en el Observatorio Kitt Peak de Arizona (EE UU). Con sus 5.000 posicionadores robóticos puede apuntar simultáneamente a otros tantos puntos del cielo para atrapar la luz de multitud de estrellas y galaxias.
El pasado 23 de octubre, el instrumento DESI (por sus siglas en inglés: Dark Energy Spectroscopic Instrument), apuntó al cielo nocturno y obtuvo sus primeras imágenes. La finalidad de este instrumento es explorar el misterio de la energía oscura, que representa aproximadamente el 68 % del universo, además de acelerar su expansión.
Los componentes de DESI han sido diseñados para apuntar automáticamente a un gran número de galaxias preseleccionadas, recoger su luz y dividirla en estrechas bandas de color, lo que permitirá determinar la distancia que las separa de la Tierra y medir la expansión que ha sufrido el cosmos durante el tiempo que la luz tarda en viajar esa distancia. En condiciones ideales de observación, DESI puede proporcionar medidas para 5.000 nuevas galaxias cada 20 minutos.
Como una máquina del tiempo, DESI podrá ver la infancia del uiverso, hace unos 11.000 millones de años. Gracias a este instrumento, se creará también el mapa 3D del universo más preciso que existe, proporcionando la distancia a 35 millones de galaxias y 2.4 millones de cuásares (uno de los objetos más luminosos), lo que permitirá a DESI acceder al universo temprano, además de aportar nueva información sobre la energía oscura. El instrumento iniciará las observaciones científicas a principios de 2020, apuntando durante cinco años hacia un tercio del cielo.
"Después de una década de desarrollo, construcción e instalación, estamos muy contentos de que DESI comience, en breve, a resolver el misterio de la energía oscura", dice su director Michael Levi del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía de los Estados Unidos, la institución que lidera la construcción y operación del instrumento.
"La mayoría de la materia y energía del universo son oscuras y desconocidas, y la siguiente generación de experimentos como DESI son nuestra apuesta para resolver estos misterios", subraya Levi.
Instituciones españolas en este proyecto internacional
La colaboración DESI incluye a unos 500 investigadores de 75 instituciones en 13 países, incluida España a través del Instituto de Astrofísica de Andalucía (IAA-CSIC), el Instituto de Física Teórica de la Universidad Autónoma de Madrid, el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC), el Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), la Universidad de Barcelona, el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC) y el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT).
"El misterio de la materia y energía oscuras son un reto para entender cómo se comporta el universo. Los experimentos de última generación como DESI son la mejor manera de avanzar para desentrañar estos enigmas", destaca Ramon Miquel, el investigador principal del proyecto en el IFAE.
La instalación de este instrumento comenzó en febrero de 2018 en el telescopio Mayall de 4 metros de diámetro localizado en el observatorio Kitt Peak (Arizona, EE UU). Los innumerables componentes de DESI han ido llegando desde diferentes partes del planeta a lo largo de los últimos 18 meses, entre ellos, el plano focal de DESI, que cuenta con 5.000 posicionadores robóticos para apuntar simultáneamente a otros tantos puntos del cielo y atrapar la luz de galaxias y estrellas.
En concreto, el plano focal lo componen 10 pétalos en forma de cuña, cada uno de los cuales contiene 500 posicionadores robóticos y una pequeña cámara que permite enfocar, alinear y apuntar el telescopio para recoger la luz de las galaxias de forma óptima. Los pequeños robots posicionadores, que sostienen cada una de las fibras ópticas que recogen la luz, sirven como los ojos de DESI.
DESI es capaz, en tan solo 10 segundos, de reposicionar automáticamente todas las fibras ópticas y enfocar un nuevo conjunto de galaxias. Gracias a esta velocidad podrá mapear más de 20 veces más objetos cósmicos que cualquier instrumento anterior.
"Este instrumento supone un avance dramático en el ritmo de adquisición de datos sobre la expansión del universo, utilizando las medidas de velocidad de las galaxias", explica el investigador del IAC Carlos Allende Prieto, que destaca: "Estas medidas se empezaron haciendo de una en una y ahora podemos hacerlas de 1.000 en 1.000, pero con DESI avanzaremos de 5.000 en 5.000 gracias a sus posicionadores robóticos. Además, al utilizar un telescopio de mayor diámetro, el tiempo dedicado a cada grupo de 5.000 galaxias será casi cuatro veces menor, con lo que la adquisición de los datos es en realidad 20 veces más rápida".
Aunque el estudio de la expansión del universo es su principal objetivo, DESI también observará decenas de millones de estrellas de nuestra galaxia, la Vía Láctea, cuyas partes más distantes nunca han sido observadas con tanto detalle.
"Este instrumento supone un avance significativo comparado con sus predecesores", dice Nathalie Palanque-Delabrouille, portavoz de DESI e investigadora de la Comisión de la Energía Atómica (CEA) de Francia que ha participado en el proceso de selección de los objetos a los que apuntará el instrumento, y que recuerda: "Observando objetos que están muy alejados de nosotros podemos determinar la historia y la composición del universo".
"Además, DESI no solamente contribuirá a mejorar de manera sustancial nuestro entendimiento de la energía oscura, sino que también supondrá nuevo conocimiento acerca de los neutrinos, las partículas más esquivas conocidas, porque es capaz de medir su influencia en la evolución del universo", matiza Eusebio Sánchez, el investigador principal de DESI en el CIEMAT.
Entre los últimos componentes instalados se encuentra el conjunto de espectrógrafos diseñados para dividir la luz recolectada en tres bandas de color separadas y permitir así medidas precisas de la distancia de las galaxias observadas. Estos espectrógrafos, que permiten que los ojos robóticos de DESI 'vean' incluso galaxias lejanas y débiles, están diseñados para medir el desplazamiento al rojo, que es un cambio en el color de los objetos cósmicos a longitudes de onda más largas y más rojas debido a que se alejan de nosotros.
DESI cuenta con el apoyo de la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de los Estados Unidos, la Fundación Nacional de Ciencia (NSF) de los Estados Unidos-División de Ciencias Astronómicas bajo contrato con el Laboratorio Nacional de Investigación en Astronomía Óptica-Infrarroja de la NSF, el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido, la Fundación Gordon y Betty Moore, la Fundación Heising-Simons, la Comisión Francesa de Energías Alternativas y Energía Atómica (CEA), el Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de México, el Ministerio de Economía de España y las instituciones miembros de este proyecto.
Los 5.000 ojos espectroscópicos de DESI cubren un área del cielo unas 38 veces mayor que la luna llena, como se ve en la parte superior de la imagen, donde se superpone la zona cubierta por el plano focal de DESI sobre el cielo nocturno. Cada uno de estos ojos controlados roboticamente puede colocar una fibra óptica sobre un objeto para recoger su luz (el círculo rojo indica la localización de un único posicionador). La luz recogida de una pequeña región de la Galaxia del Triángulo por una única fibra óptica se descompone en un espectro (parte inferior de la imagen) que revela las huellas de los elementos presentes en la galaxia y ayuda a medir a que distancia esta. DESI recogió el espectro mostrado aquí el 22 de octubre. / Dustin Lang, Aaron Meisner, DESI Collaboration/Imagine Sky Viewer; NASA/JPL-Caltech/UCLA; and Legacy Surveys project
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