DESI crea el mapa tridimensional més gran del cosmos

La col·laboració compta amb la participació d’investigadors de l’IEEC a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i l’Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB).

L’Instrument Espectroscòpic d’Energia Fosca (DESI, per les seves sigles en anglès) ha completat els seus primers 7 mesos d’observació, superant així tots els estudis anteriors de mapatge tridimensional de galàxies. Transcorregut tan sols un 10 % dels 5 anys d'observació previstos, DESI ja ha aconseguit crear el mapa més gran i detallat de l'Univers fins ara. A la col·laboració DESI hi participen investigadors de l’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) a l’Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) i a l’Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB).

Un cop completat el projecte de DESI, el mapa tridimensional de galàxies creat, que comptarà amb un detall sense precedents, ajudarà a estudiar l’energia fosca i contribuirà a una millor comprensió del passat i del futur de l’Univers. Aquest mapatge serà essencial per entendre els processos que regulen la formació i evolució de les galàxies.

Mentrestant, l'impressionant rendiment tècnic i els èxits que DESI ja ha aconseguit fins ara estan ajudant la comunitat científica a revelar els secrets de les fonts de llum més poderoses de l'univers. Amb ell s'ha pogut recrear un mapa molt detallat de la distribució de galàxies en tres dimensions, i se n'ha pogut veure l'estructura en filaments, cúmuls i zones buides. Per a això, DESI requereix d’un control increïblement detallat dels 5000 robots de nova generació que col·loquen les fibres òptiques que componen l'instrument, de manera que les posicions siguin les correctes amb menys de 10 micres d'error.

«Amb el sistema de 5000 fibres robòtiques que té el telescopi estem augmentant la precisió cosmològica fins a límits mai abans vistos», comenta Santiago Serrano, investigador de l’IEEC a l’ICE-CSIC, qui ha dissenyat el programari d’autoguiat de l’instrument. «Els sistemes d’autoguiat han d’ajudar a posicionar l’instrument de manera que pugui recollir la llum de les galàxies que són a una distància de més de mil milions d’anys llum. És molt gratificant constatar que la feina que has dut a terme per a que l’instrument apunti adequadament serveix per revelar els secrets de l’Univers», afegeix.
 

Tomografia axial computada tridimensional de l'Univers feta per DESI. Cada punt de color representa una galàxia, que
es compon de 100 mil milions a 1 bilió d'estrelles. La gravetat ha agrupat les galàxies en estructures anomenades
«teranyines còsmiques», amb densos cúmuls, filaments i buits (D. Schlegel/Berkeley Lab utilitzant dades de DESI).

Estudiant els ecos de l’Univers

Aquest nivell de precisió és necessari per aconseguir la tasca principal del mapatge: recopilar espectres de milions de galàxies, determinant així la seva posició en més d’un terç de tot el cel. Amb un mapa tridimensional del cosmos a la mà, els físics seran capaços de traçar cúmuls i supercúmuls de galàxies, estructures que porten ecos de la seva formació inicial, de quan eren només ones al cosmos primordial. La detecció d’aquests contribuirà a entendre la física dels 10^-32 primers segons de vida de l’Univers i determinar, així, la història de la seva expansió.

Però per descobrir el destí de l’Univers caldrà esperar-se fins que DESI hagi completat una part major del seu mapatge. Mentrestant, l’instrument està ja produïnt avenços en el nostre coneixement del passat llunyà, fa més de deu mil milions d’anys, quan les galàxies encara eren joves.

Una part de les dades de DESI s’estan utilitzant per entendre el comportament dels forats negres de massa intermitja en galàxies petites. Es creu que totes les galàxies grans, com la nostra, allotgen en els seus nuclis forats negres enormes. Però encara es desconeix si les galàxies petites també compten amb els seus propis forats negres (més petits).
 
Tot i que aquests forats negres són pràcticament impossibles de descobrir, si atraeun material suficient resulten més fàcils de localitzar. A mesura que la pols, el gas i altres materials cauen al forat negre, s’escalfen donant lloc al que s’anomena un nucli galàctic actiu (AGN, per les seves sigles en anglès). En galàxies grans, els AGN es troben entre els objectes més brillants de l’Univers conegut. Però en galàxies més petites, els AGN poden ser més feble i, consegüentment, més difícils de distinguir d’estrelles nounades.
 
«Els espectres presos amb DESI ajudaran a resoldre aquest problema», comenta Mar Mezcua,  investigadora de l’IEEC a l’ICE-CSIC. I afegeix: «La gran extensió del cel coberta produirà més informació sobre els nuclis de galàxies petites que qualsevol observació anterior».

Al final del projecte, l’any 2026, s’espera que el catàleg de DESI compti amb més de 35 milions de galàxies, fet que permetrà dur a terme una enorme varietat d’investigacions sobre cosmologia i astrofísica.
 

Observatori Nacional de Kitt Peak, a prop de Tucson, Arizona (EUA). El telescopi Mayall és visible a la dreta de la imatge.
Al seu interior s’hi troba l'espectrògraf de DESI (Marilyn Chung/Berkeley Lab).

La col·laboració DESI

L’instrument DESI es troba instal·lat al telescopi de 4 metros Nicholas U. Mayall a l’Observatori Nacional Kitt Peak, a prop de Tucson (Arizona, Estats Units d’Amèrica). Va veure la primera llum a finals del 2019. La pandèmia de coronavirus mantingué el telescopi tancat varis mesos, fins que al desembre del 2020 DESI va tornar a mirar el cel per provar el seu hardware i software. Al mait del 2021 DESI estava llest per començar les seves observacions. El projecte és una col·laboració científica internacional gestionada pel Berkeley Lab i està finançat per les institucions següents: U.S. Department of Energy’s Office of Science; National Science Foundation dels Estats Units d’Amèrica; Division of Astronomical Sciences sota un contracte amb el National Optical Astronomy Observatory; Science and Technologies Facilities Council del Regne Unit; Fundació Gordon and Betty Moore; Fundació Heising-Simons; French Alternative Energies and Atomic Energy Commission (CEA); Consejo Nacional de Ciencia y Tecnología de Mèxic; Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades d’Espanya i les institucions membres de DESI. Els científics de DESI es senten honrats de que se’ls permeti dur a terme investigacions astronòmiques al lolkam Du'a (Kitt Peak, Arizona), una muntanya amb un particular significat per la nació Tohono O’odham.
 
El llistat complet d’institucions participants i més informació sobre DESI es troba disponible aquí.

Nota de premsa feta en col·laboració amb les Oficines de Comunicació del Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), l'Institut de Ciències de l'Espai (ICE-CSIC), l'Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), l'Institut de Ciències del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICCUB) i l'Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) en representació de la col·laboració DESI. Versió adaptada. 

Imatge principal

Telescopi Nicholas U. Mayall
Llegenda: Esteles d'estrelles sobre el telescopi de 4 metres Nicholas U. Mayall a l'Observatori Nacional Kitt Peak prop de Tucson, Arizona (EUA)
Crèdits: KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/P. Marenfeld

Enllaços

– IEEC
– DESI
– ICE
– ICCUB
 
Més informació

L’Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC) promou i coordina la recerca i el desenvolupament tecnològic espacial a Catalunya en benefici de la societat. L’IEEC fomenta les col·laboracions tant a nivell local com mundial, i és un eficient agent de transferència de coneixement, innovació i tecnologia.  Com a resultat de 25 anys de recerca d’alta qualitat, duta a terme en col·laboració amb les principals organitzacions internacionals, l’IEEC es troba entre els millors centres d’investigació internacionals centrats en àrees com: l’astrofísica, la cosmologia, les ciències planetàries i l’observació de la Terra. La divisió d’enginyeria de l’IEEC desenvolupa instrumentació per a projectes terrestres i espacials, i té una àmplia experiència treballant amb organitzacions privades i públiques del sector aeroespacial així com altres sectors d’innovació. 
  
L’IEEC és una fundació privada sense ànim de lucre regida per un Patronat compost per la Generalitat de Catalunya i unes altres quatre institucions amb una unitat científica cadascuna, que en conjunt constitueixen el nucli de l’activitat d’I+D de l’IEEC: la Universitat de Barcelona (UB) amb la unitat científica ICCUB – Institut de Ciències del Cosmos; la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) amb la unitat científica CERES – Centre d’Estudis i Recerca Espacials; la Universitat Politècnica de Catalunya · BarcelonaTech (UPC) amb la unitat científica CTE – Grup de Recerca en Ciències i Tecnologies de l’Espai; i el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) amb la unitat científica ICE – Institut de Ciències de l’Espai. L’IEEC és un centre CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).

Contactes

Oficina de Comunicació de l'IEEC
Barcelona, Espanya
Ana Montaner i Rosa Rodríguez
Correu electrònic: comunicacio@ieec.cat
 
Autors principals a l’EEC
Dr. Francisco Castander
Barcelona, Espanya
Institut de Ciències de l’Espai (ICE-CSIC) 
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Correu electrònic: fjc@ieec.cat, fjc@ice.csic.es 

Dr. Héctor Gil-Marín
Barcelona, Espanya
Institut de Ciències del Cosmos (ICCUB)
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Correu electrònic: hectorgil@ieec.cat, hectorgil@icc.ub.edu