DESI abre sus 5000 ojos para capturar los colores del cosmos
Investigadores del Institut de Física d'Altes Energies (IFAE), el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE, CSIC), el Instituto de Ciencias del Cosmos (ICC, UB), el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), el Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT) y el Instituto de Física Teórica (IFT, UAM-CSIC) participan en el proyecto.
Un nuevo instrumento instalado en un telescopio en Arizona (EE.UU.) y que observará una cifra récord de galaxias y cuásares, hizo su primera observación de luz al apuntar sus 5000 «ojos» de fibra óptica hacia el cosmos la pasada noche del 22 al 23 de octubre, para poner a prueba su visión única del universo.
Se trata del Dark Energy Spectroscopic Instrument, conocido como DESI, cuya instalación está a punto de completarse. El instrumento está diseñado para explorar el misterio de la energía oscura, que constituye aproximadamente el 68 % del universo y que es responsable de su expansión acelerada. Para ello, DESI observará durante 5 años un tercio del cielo con el objetivo de mapear la distancia entre la Tierra y 35 millones de galaxias, más otros 2,4 millones de cuásares. El instrumento iniciará las observaciones científicas a principios de 2020.
El mapa tridimensional más detallado del universo
Como si fuera una poderosa máquina del tiempo, DESI indagará en la infancia del universo y su evolución temprana (hace unos 11 000 millones de años) para crear el mapa tridimensional más detallado del universo hecho hasta la fecha.
DESI también proporcionará medidas muy precisas de la velocidad de expansión del universo y de cómo ésta ha variado en el tiempo. La gravedad ralentizaba esta expansión en el universo primitivo pero, desde entonces, la acción de la energía oscura ha sido responsable de acelerar su expansión.
«Después de una década en planificación e I+D, instalación y montaje, estamos encantados de que DESI pronto pueda comenzar su búsqueda para desentrañar el misterio de la energía oscura», dice el director de DESI, Michael Levi del Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley del Departamento de Energía (Berkeley Lab), la institución estadounidense que lidera la construcción y las operaciones de DESI.
«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», añade Ramon Miquel, el investigador principal del proyecto en el IFAE.
DESI está diseñado para apuntar automáticamente a conjuntos de galaxias preseleccionados y recolectar su luz para luego dispersarla en bandas estrechas de color. Esto permitirá determinar con gran precisión la velocidad con la que las galaxias se alejan de nosotros, conocer su distancia a la Tierra y medir cuánto se expandió el universo a medida que esta luz viajaba hasta nosotros. En condiciones ideales, DESI puede medir un nuevo conjunto de 5000 galaxias cada 20 minutos.
5000 «ojos» robotizados de fibra óptica
La colaboración DESI cuenta con la participación de unos 500 investigadores de 75 instituciones en 13 países. En los últimos 18 meses, los componentes del instrumento se enviaron desde estas instituciones, repartidas por todo el mundo, al telescopio Nicholas U. Mayall, situado en el Kitt Peak National Observatory en Tucson (Arizona, EE.UU.), donde se han instalado.
El espejo primario del instrumento, de 4 metros de diámetro, y el conjunto de lentes correctoras, de cerca de un metro de diámetro cada una, proporcionan a DESI un gran campo de visión. El plano focal del instrumento está compuesto por 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.
«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.
«La posibilidad de poder observar tantas galaxias simultáneamente y medir su distancia obteniendo su espectro ha necesitado de un desarrollo tecnológico para poder producir un instrumento de tan alta precisión», añade Francisco Castander, como investigador principal del ICE-CSIC y del IEEC.
Contribución del grupo Barcelona-Madrid al proyecto DESI
La contribución instrumental a DESI del Barcelona-Madrid Regional Participation Group, formado por investigadores del IFAE, el ICE-CSIC, el IEEC, el CIEMAT y el IFT-UAM, ha sido el diseño, la construcción y la instalación del sistema completo de guiado, enfoque y alineamiento del telescopio (GFA, por Guiding, Focusing and Alignment system). Este sistema está compuesto por 10 cámaras, cada una de ellas instalada en uno de los pétalos del plano focal del instrumento que, como su nombre indica, se encargan del enfoque, guiado y alineación del telescopio para que los posicionadores robóticos puedan recoger la luz de las galaxias en condiciones óptimas. Esta contribución ha sido liderada por el IFAE, donde se ha realizado la construcción de las cámaras, con la colaboración del ICE, el IEEC, el CIEMAT y el IFT. Además, el ICE y el IEEC han liderado la producción del software para poder apuntar todo el instrumento adecuadamente.
«La producción de las cámaras de autoguiado ha supuesto un esfuerzo muy grande de todo nuestro equipo, donde hemos tenido que superar muchos retos tecnológicos en unos tiempos muy ajustados», apunta Laia Cardiel-Sas, del IFAE y coordinadora del equipo de ingenieros. «Nuestro equipo está muy satisfecho del rendimiento de nuestras cámaras una vez instaladas en el instrumento», añade Otger Ballester, ingeniero del IFAE.
«Poder apuntar un telescopio que pesa 260 toneladas con una precisión de micras, con nuestras cámaras y el software que hemos desarrollado supone una inmensa satisfacción», concluye Santiago Serrano, ingeniero del ICE-CSIC y del IEEC. «Después de varios años de trabajo dentro de la gran familia de la colaboración DESI, estamos muy contentos de ver las primeras pruebas del instrumento realizadas con éxito, y esperamos con ilusión los resultados científicos que vendrán tras iniciar las operaciones», afirma Ricard Casas, también investigador del ICE-CSIC y del IEEC.
Como Unidad de Investigación, el Instituto de Ciencias del Cosmos (ICC-UB) también participa en el proyecto DESI. Liderado por la profesora ICREA Licia Verde, el equipo analizará e interpretará las inminentes observaciones durante los próximos 5 años. El investigador del ICC-UB y del IEEC Héctor Gil-Marín explica: «DESI verá el universo como ningún otro instrumento ha podido hacerlo, por lo que la precisión será máxima. Esperamos que la información resultante sea lo más imparcial, transparente y fiable posible», enfatiza.
Enlaces
– IEEC
– Página de DESI en el sitio web del IEEC
– ICE-CSIC
– ICC-UB
– Página web de DESI
Más información
DESI está financiado por las siguientes instituciones: la Oficina de Ciencia del Departamento de Energía de Estados Unidos; la Fundación Nacional de la Ciencia de Estados Unidos; la División de Ciencias Astronómicas bajo contrato con el Observatorio Nacional de Astronomía Óptica; el Consejo de Instalaciones Científicas y Tecnológicas del Reino Unido; la Fundación Gordon and 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 Ciencia, Innovación y Universidades de España y las instituciones miembros de DESI. Los científicos de DESI se sienten honrados de que se les permita llevar a cabo investigaciones astronómicas en el lolkam Du'a (Kitt Peak, Arizona), una montaña con particular significado para la nación Tohono O’odham.
El Centro de Investigaciones Energéticas, Medioambientales y Tecnológicas (CIEMAT), el Instituto de Ciencias del Espacio (ICE-CSIC), el Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC), el Institut de Física d’Altes Energies (IFAE) y el Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) participan en DESI a través del Barcelona–Madrid RPG. El Instituto de Astrofísica Andalucía (IAA), el Instituto de Astrofísica de Canarias (IAC) y el Instituto de Física Teórica (UAM-CSIC) participan en DESI a través del Granada–Madrid–Tenerife RPG. También participan en el proyecto investigadores del Instituto de Ciencias del Cosmos de la Universitat de Barcelona (ICC-UB), como Unidad de Investigación.
La lista completa de instituciones participantes y más información sobre DESI está disponible en el siguiente enlace: https://www.desi.lbl.gov.
El Instituto de Estudios Espaciales de Catalunya (IEEC) promueve y coordina la investigación y el desarrollo tecnológico espacial en Cataluña en beneficio de la sociedad. El IEEC fomenta las colaboraciones tanto a nivel local como mundial, y es un eficiente agente de transferencia de conocimiento, innovación y tecnología. Como resultado de más de 20 años de investigación de alta calidad, llevada a cabo en colaboración con las principales organizaciones internacionales, el IEEC se encuentra entre los mejores centros de investigación internacionales, centrados en áreas como: astrofísica, cosmología, ciencias planetarias y observación de la Tierra. La división de ingeniería del IEEC desarrolla instrumentación para proyectos terrestres y espaciales, y tiene una amplia experiencia trabajando con organizaciones privadas y públicas del sector aeroespacial y otros sectores de innovación.
El IEEC es una fundación privada sin ánimo de lucro, regida por un Patronato compuesto por la Generalitat de Catalunya y otras cuatro instituciones con una unidad científica cada una, que en conjunto constituyen el núcleo de la actividad de I+D del IEEC: la Universidad de Barcelona (UB) con la unidad científica ICCUB – Instituto de Ciencias del Cosmos; la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB) con la unidad científica CERES – Centro de Estudios e Investigación Espaciales; la Universidad Politécnica de Catalunya (UPC) con la unidad científica CTE – Grupo de Investigación en Ciencias y Tecnologías del Espacio; y el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC) con la unidad científica ICE – Instituto de Ciencias del Espacio. El IEEC está integrado en la red CERCA (Centres de Recerca de Catalunya).
Imágenes
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Caption: Vista del plano focal de DESI completo, donde se aprecian los 5000 posicionadores robóticos, cada uno de los cuales contiene una fibra óptica que capta la luz de las galaxias. También se ven las cámaras GFA, contribución de los grupos españoles de DESI y construidas en el IFAE. Una de ellas en primer plano, en la parte central inferior de la imagen.
Crédito: Colaboración DESI.
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Pie de imagen: Los 5000 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 qué distancia està. DESI recogió el espectro que se muestra aquí el pasado 22 de octubre de 2019.
Crédito: Dustin Lang, Aaron Meisner, colaboración DESI/Imagine Sky Viewer; NASA/JPL-Caltech/UCLA; y el proyecto Legacy Surveys.
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Pie de imagen: El primero de los 10 pétalos en forma de cuña para el proyecto DESI está totalmente equipado con 500 delgados posicionadores robóticos. Estos posicionadores girarán independientemente para recoger la luz de una secuencia preprogramada de objetos espaciales, incluyendo galaxias y cuásares.
Crédito: Lawrence Berkeley National Laboratory.
Licencia: © 2010 La dirección de la University of California, a través del Lawrence Berkeley National Laboratory.
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Leyenda: Las trayectorias estelares alrededor del Observatorio Nacional Kitt Peak en esta imagen de larga exposición. El edificio de 4 metros del telescopio Mayall, a la derecha, albergará DESI.
Crédito: P. Marenfeld y NOAO/AURA/NSF, Lawrence Berkeley National Laboratory.
Licencia: © 2010 La dirección de la University of California, a través del Lawrence Berkeley National Laboratory.
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Leyenda: Una vista del interior del Telescopio Mayall en el Observatorio Nacional Kitt Peak.
Crédito: Marilyn Chung/Lawrence Berkeley National Laboratory.
Licencia: © 2010 La dirección de la University of California, a través del Lawrence Berkeley National Laboratory.
Vídeos
PR_Video1 La realización del mapa 3D más grande del universo
Leyenda: En este vídeo, los participantes del proyecto DESI comparten su visión y entusiasmo sobre el proyecto y su potencial para nuevos e inesperados descubrimientos.
Crédito: Laboratorio Nacional Lawrence Berkeley.
PR_Video2 Robots que recogen la luz
Leyenda: Este vídeo muestra una serie de posicionadores robóticos de DESI, cada uno equipado con un cable de fibra óptica que recogerá la luz de galaxias distantes y otros objetos espaciales. Los posicionadores, que se mueven de forma independiente para apuntar a una secuencia preprogramada de objetos, se encajan perfectamente en un pétalo en forma de cuña que contiene 500 robots. El conjunto completo incluirá 10 pétalos y 5000 robots.
Crédito: Marilyn Chung/Lawrence Berkeley National Laboratory.
Contactos
Oficina de Comunicación del IEEC
Barcelona
Rosa Rodríguez Gasén
Correo electrónico: comunicacio@ieec.cat
Investigadores principales del ICE-CSIC/IEEC en DESI
Barcelona
Francisco J. Castander
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)
Correo electrónico: fjc@ieec.cat
Enrique Gaztañaga
Institut d’Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Institut de Ciències de l’Espai (ICE, CSIC)
Correo electrónico: gazta@ieec.cat
Investigador del ICC-UB/IEEC en DESI
Héctor Gil
Institut d'Estudis Espacials de Catalunya (IEEC)
Instituto de Ciencias del Cosmos (ICC, UB)
Correo electrónico: hectorgil@icc.ub.edu