Un telescopio de 45 años recibirá una actualización de alta tecnología que le permitirá buscar respuestas a las preguntas más desconcertantes de la astronomía, incluida la existencia de energía oscura, una fuerza invisible hipotética que podría estar impulsando la expansión de el universo.
El Telescopio Nicholas U. Mayall en Arizona cerró a principios de esta semana para prepararse para la instalación de un dispositivo de 9 toneladas que contará con 5.000 robots del tamaño de un lápiz que apuntan sensores de fibra óptica a galaxias distantes.
Cada 20 minutos, los robots giratorios se reposicionarán para permitir que el instrumento, llamado Instrumento Espectroscópico de Energía Oscura (DESI), capture una nueva porción del cielo. Diez instrumentos extremadamente potentes llamados espectrógrafos analizarán la luz de los objetos distantes capturados por los sensores y crearán lo que se ha descrito como el mapa 3D más grande y detallado del universo hasta la fecha.
"Comenzamos con un diseño conceptual para el instrumento en 2010", dijo en un comunicado Joseph Silber, ingeniero de proyectos de DESI que trabaja en el Laboratorio Lawrence Berkeley de la Universidad de California. "Se basa en la ciencia que se realizó con el instrumento Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Pero todo se hace de forma robótica en lugar de manualmente".
El instrumento BOSS, en el Observatorio de Apache Point en Nuevo México, presenta 1,000 fibras ópticas que pueden detectar señales de luz de las galaxias más oscuras y distantes. Para DESI, los ingenieros utilizaron cinco veces más fibras. Los investigadores de BOSS tienen que usar placas de metal con agujeros cuidadosamente perforados para dirigir las fibras ópticas hacia sus objetivos. Para cada porción del cielo que quieran fotografiar, los ingenieros necesitan crear nuevas placas y montarlas en el telescopio. En el caso de DESI, los robots harán todo el trabajo duro, aumentando considerablemente la velocidad del escaneo, dijeron los investigadores.
"Hay 5,000 robots individuales, y cada uno maneja una fibra óptica", dijo Silber a Live Science. "La fibra óptica se enruta unos 50 metros por el telescopio a una habitación separada donde se instalan estos instrumentos espectrográficos muy grandes y sensibles".
Al medir cómo cambia la longitud de onda de la luz proveniente de galaxias distantes (o de cualquier objeto celeste), los investigadores podrán determinar qué tan lejos están y qué tan rápido se alejan las galaxias. Cuando un objeto se aleja de nosotros, su luz se desplaza hacia la parte roja del espectro de luz (una longitud de onda más larga), y es por eso que se llama desplazamiento al rojo.
La escala y la complejidad del mapa ayudarán a los científicos a comprender cómo la energía oscura y la gravedad han competido a lo largo de la evolución del universo. La energía oscura es la fuerza aún no comprobada que compite con la gravedad y provoca la expansión acelerada del universo. Se estima que la energía oscura constituye hasta el 68 por ciento de la energía total presente en el universo.
La sensibilidad del instrumento permitirá a los astrónomos ver galaxias tan distantes que su luz viaja a la Tierra durante miles de millones de años. Los investigadores dijeron que el instrumento, al observar cuánto tarda la luz en alcanzarlo, les permitiría ver hasta hace 11 mil millones de años.
"Una de las principales formas en que aprendemos sobre el universo invisible es por sus sutiles efectos sobre la agrupación de galaxias", dijo el co-portavoz de DESI Collaboration, Daniel Eisenstein, de la Universidad de Harvard. "Los nuevos mapas de DESI proporcionarán un nuevo y exquisito nivel de sensibilidad en nuestro estudio de cosmología".
Durante sus cinco años de operaciones planificadas, DESI medirá las velocidades de unos 30 millones de galaxias y cuásares, agujeros negros supermasivos rodeados por un disco de material en órbita, según Brenna Flaugher, científica del proyecto DESI que dirige el Departamento de Astrofísica en el Acelerador Nacional de Fermi Laboratorio.
"En lugar de uno a la vez, podemos medir las velocidades de 5,000 galaxias a la vez", dijo.
El instrumento, una colaboración entre 71 instituciones de investigación, capturará aproximadamente 10 veces más datos que su predecesor, BOSS.
"Este proyecto se trata de generar grandes cantidades de datos", dijo el director de DESI, Michael Levi, del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab), que lidera el proyecto. Los investigadores utilizarán los datos en simulaciones por computadora de universos.
Silber y su equipo ya han producido 3.000 robots de posicionamiento y los han instalado en pétalos en forma de cuña que se incrustarán en el plano focal del instrumento. Las seis lentes de DESI se encuentran actualmente en tratamiento final en el University College de Londres y se enviarán a los EE. UU. Esta primavera para que pueda comenzar la instalación de los componentes.
Se espera que DESI realice sus primeras mediciones en la primavera de 2019.
