Недавно переоборудованный телескоп в ближайшие пять лет составит карту миллионов галактик и прольет свет на роль темной энергии в грандиозной структуре Вселенной. Спектроскопический прибор для изучения темной энергии (или DESI для ее друзей) только что официально заработал после нескольких месяцев предварительных испытаний.
Главная цель прибора - узнать больше о темной энергии - надоедливой, непостижимой субстанции, которую мы не можем увидеть, понюхать или потрогать, которая борется с гравитацией и разрывает Вселенную на части. Другие телескопы уже проводили подобные исследования, но у DESI есть хитрость в рукаве - автоматизация.
"Можно представить DESI как 5000 роботов, каждый из которых действует независимо", - говорит Кайл Доусон, астроном из Университета штата Юта и представитель международного проекта, которым руководит Национальная лаборатория Лоуренса Беркли в Калифорнии. В ходе пробного запуска DESI уже снял 4 миллиона спектров галактик, похожих на световые отпечатки пальцев.
Прибор работает так: каждый робот держит оптическое волокно, направленное на участок неба. Свет попадает сразу во все 5 000 волокон, волокна соединяются вместе и передают световые сигналы на спектрограф - прибор, который, подобно призме, разбивает свет на различные цвета. Это позволит астрономам измерить "красное смещение" - насколько более красными кажутся объекты, когда они удаляются от нас, - многих галактик, чтобы получить представление о расширении Вселенной.
"Я думаю, что это один из самых амбициозных проектов по темной энергии, которые мы когда-либо предпринимали", - говорит о DESI Марк Постман, астроном из Научного института космического телескопа, не участвующий в проекте.
Доусон говорит, что проект посвящен красным смещениям и использует данные миллионов различных галактик, чтобы составить картину того, как расширяется Вселенная под действием темной энергии. Одним из показателей, который они ищут, является "кластеризация" - мера того, насколько галактики в великом небытии склонны к скоплению друг с другом; притяжение темной энергии со временем изменяет кластеризацию галактик. Измерение степени кластеризации позволяет исследователям понять, насколько сильное влияние она оказывает, говорит Постман.
Спектроскопический прибор для изучения темной энергии (DESI) установлен на 4-метровом телескопе Николаса У. Мэйолла в Национальной обсерватории Китт Пик недалеко от Тусона, штат Аризона. KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. МаренфельдПоскольку каждому волокну требуется всего 20-30 минут для завершения одной экспозиции, прибор может делать десятки тысяч отдельных снимков за ночь. В предыдущей версии эксперимента, по словам Доусона, оптические волокна выравнивались по мишеням вручную, что занимало около 20 минут на каждый запуск. Но после автоматизации процесса роботам потребуется всего 2 минуты, чтобы навестись на новую цель.
По словам Постмана, когда он начал работу в 2000 году, аналогичный Слоановский цифровой обзор неба был "большим скачком вперед". Этот прибор одновременно собирал всего 600 различных спектров, в то время как DESI - 5 000.
DESI поможет ученым найти характерные признаки ранней Вселенной, которые отпечатались на космическом микроволновом фоне в виде моментального снимка.
Структура микроволн неоднородна - некоторые области более плотные, чем другие, благодаря тому, что в компактной ранней Вселенной распространялись, по сути, звуковые волны. За миллиарды лет эти волны повлияли на то, где оказались галактики и все виды материи, поскольку Вселенная продолжала расти.
Сравнивая древний узор с подробной картой галактик - именно здесь вступает в дело DESI - можно узнать о скорости, с которой Вселенная расширялась с течением времени, и, следовательно, о том, сколько темной энергии находится вокруг, разрывая ее на части.
Проект осуществляется путем модернизации 4-метрового телескопа Николаса Мейолла на Китт Пик, который, когда был запущен в 1973 году, был одним из крупнейших действующих телескопов. Одним из самых заметных его достижений было обнаружение метанового льда на Плутоне в 76-м году. Но телескоп Mayall стал устаревать на фоне более крупных и совершенных телескопов, говорит Постман.
Доусон говорит, что во время пандемии было труднее направлять людей в DESI лично. Он еще не видел ее, "Но это не оправдание", - говорит он. "Я должен был сходить туда раньше".
Поправка: В предыдущей версии этой статьи была слишком упрощена взаимосвязь между темной энергией и скоплением галактик. Текст был изменен для уточнения.