45letý dalekohled se chystá na high-tech upgrade, který mu umožní hledat odpovědi na nejasné otázky v astronomii, včetně existence temné energie, hypotetické neviditelné síly, která by mohla být hnací silou expanze vesmír.
Nicholas U. Mayall Telescope v Arizoně byl zavřen začátkem tohoto týdne a připravil se na instalaci 9tunového zařízení, které bude obsahovat 5 000 robotů velikosti tužky zaměřených na optické senzory na vzdálené galaxie.
Každých 20 minut se otočné roboty přemístí, aby umožnily nástroji - nazývanému spektroskopický nástroj temné energie (DESI) - zachytit novou část oblohy. Deset extrémně výkonných nástrojů zvaných spektrografy pak analyzuje světlo ze vzdálených objektů zachycených senzory a vytvoří to, co bylo dosud popsáno jako největší a nejpodrobnější 3D mapa vesmíru.
"Začali jsme s koncepčním návrhem nástroje v roce 2010," uvedl Joseph Silber, projektový inženýr DESI, který pracuje v Lawrence Berkeley Laboratory na kalifornské univerzitě. "Je to založeno na vědě, která byla provedena na nástroji Baryon Oscilation Spectroscopic Survey (BOSS). Všechno se však děje roboticky, nikoli ručně."
Přístroj BOSS v observatoře Apache Point Observatory v Novém Mexiku obsahuje 1 000 optických vláken, která mohou detekovat světelné signály z nejtlmších a nejvzdálenějších galaxií. Pro DESI inženýři použili pětkrát tolik vláken. Vědci BOSS musí používat kovové desky s důkladně vyvrtanými otvory pro nasměrování optických vláken k jejich cílům. Pro každou část oblohy, kterou chtějí představit, musí inženýři vytvořit nové desky a namontovat je na dalekohled. V případě DESI budou roboti dělat veškerou těžkou práci, což výrazně zvyšuje rychlost skenování, uvedli vědci.
"Existuje 5 000 jednotlivých robotů a každý z nich řídí jedno optické vlákno," řekl Silber Live Science. "Optické vlákno je pak vedeno asi 50 metrů dalekohledem do oddělené místnosti, kde jsou nainstalovány tyto velmi velké a citlivé spektrografické přístroje."
Měřením toho, jak se mění vlnová délka světla přicházejícího ze vzdálených galaxií (nebo jakéhokoli nebeského objektu), budou vědci schopni zjistit, jak daleko jsou a jak rychle se galaxie pohybují. Když se od nás objekt vzdálí, jeho světlo se posune směrem k červené části světelného spektra (delší vlnová délka), a proto se nazývá červený posun.
Měřítko a složitost mapy pomůže vědcům pochopit, jak temná energie a gravitace soupeřily v průběhu vývoje vesmíru. Temná energie je dosud neprokázaná síla, která soutěží s gravitací a způsobuje zrychlující expanzi vesmíru. Odhaduje se, že temná energie tvoří až 68 procent celkové energie přítomné ve vesmíru.
Citlivost nástroje umožní astronomům vidět galaxie tak vzdálené, že jejich světlo putuje na Zemi mnoho miliard let. Vědci uvedli, že nástroj, když se podívá na to, jak dlouho to světlo potřebuje, aby to dosáhlo, by jim umožnil vidět zpět až před 11 miliardami let.
„Jedním z hlavních způsobů, jak se dozvídáme o neviditelném vesmíru, jsou jeho jemné účinky na shlukování galaxií,“ řekl mluvčí DESI Collaboration Daniel Eisenstein z Harvardské univerzity. "Nové mapy od DESI poskytnou v naší studii kosmologie vynikající novou úroveň citlivosti."
Během plánovaných pěti let provozu DESI bude měřit rychlosti asi 30 milionů galaxií a kvazarů - superhmotné černé díry obklopené diskem obíhajícího materiálu. Laboratoř.
„Místo jedné najednou můžeme měřit rychlosti 5 000 galaxií najednou,“ řekla.
Tento nástroj, spolupráce mezi 71 výzkumnými institucemi, bude zachycovat asi 10krát více dat než jeho předchůdce, BOSS.
„Tento projekt se týká generování obrovského množství dat,“ řekl ředitel DESI Michael Levi z Národní energetické laboratoře Lawrence Berkeley (Berkeley Lab), která projekt vede. Vědci budou používat data v počítačových simulacích vesmírů.
Silber a jeho tým již vyrobili 3 000 polohovacích robotů a nainstalovali je do klínovitých okvětních lístků, které budou zabudovány do ohniskové roviny nástroje. Šest DESI čoček v současné době prochází konečnou úpravou na University College London a bude dodáno do USA letos na jaře, aby mohla začít instalace součástí.
Očekává se, že DESI provede první měření na jaře roku 2019.
