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Il Dark Energy Spectroscopic Instrument, uno dei più estesi studi del cosmo mai condotti, ha completato tutte le osservazioni per la sua mappa 3D originariamente pianificata dell’Universo.
DESI ha mappato più di 47 milioni di galassie e quasar, creando la più grande mappa 3D ad alta risoluzione del nostro Universo fino ad oggi. Grazie all’eccellente performance dello strumento e ai segnali che l’energia oscura potrebbe evolversi, DESI continuerà le osservazioni fino al 2028 e amplierà ulteriormente la mappa.
DESI è stato costruito con finanziamenti dell’Ufficio della Scienza del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti ed è montato sul telescopio Nicholas U. Mayall della National Science Foundation degli Stati Uniti, da 4 metri.
La scorsa notte, i 5000 occhi in fibra ottica dello Strumento Spettroscopico a Energia Oscura (DESI) si sono spostati su una porzione di cielo vicino al Piccolo Carro. Circa ogni 20 minuti, si fissavano su puntini di luce lontani, raccogliendo fotoni che avevano viaggiato verso la Terra per miliardi di anni.
Quando il Sole è sorto, i collaboratori di DESI hanno segnato il completamento di una tappa importante: il risalto con successo di tutta l’area nella mappa dell’Universo pianificata da DESI.
Il sondaggio quinquennale, completato in anticipo rispetto ai tempi previsti e con molti più dati del previsto, ha prodotto la più grande mappa 3D ad alta risoluzione mai realizzata.
I ricercatori utilizzano quella mappa per esplorare l’energia oscura, l’ingrediente fondamentale che costituisce circa il 70% del nostro Universo e ne sta guidando l’espansione accelerata.
La ricerca di DESI per comprendere l’energia oscura è un’impresa globale. L’esperimento internazionale riunisce l’esperienza di oltre 900 ricercatori (inclusi 300 dottorandi) provenienti da oltre 70 istituzioni.
Il progetto è gestito dal Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell’Energia degli Stati Uniti, e lo strumento è stato costruito ed è gestito con finanziamenti dell’Ufficio di Scienza del DOE.
DESI è montato sul telescopio Nicholas U. Mayall della National Science Foundation degli Stati Uniti Nicholas U. Mayall presso il NSF Kitt Peak National Observatory (KPNO) in Arizona, un programma della NSF NOIRLab.
Confrontando come le galassie si raggruppavano in passato con la loro distribuzione attuale, i ricercatori possono tracciare l’influenza dell’energia oscura su 11 miliardi di anni di storia cosmica.
Risultati sorprendenti basati sui primi tre anni di dati di DESI suggerivano che l’energia oscura, un tempo considerata una “costante cosmologica”, potesse evolversi nel tempo.
Con l’intero insieme di cinque anni di dati, i ricercatori avranno molte più informazioni per testare se quel segnale scompare o cresce.
Se confermato, segnerebbe un cambiamento importante nel modo in cui pensiamo al nostro Universo e al suo potenziale destino, che dipende dall’equilibrio tra materia ed energia oscura.
“È impossibile catturare tutto ciò che è stato necessario per rendere DESI un esperimento così riuscito. Dai costruttori di strumenti e ingegneri del software ai tecnici, allo staff dell’osservatorio e agli scienziati — inclusi molti ricercatori all’inizio della carriera — ci è voluto davvero un villaggio,” afferma Stephanie Juneau, astronoma associata e rappresentante NSF NOIRLab per DESI.
“In definitiva, lo stiamo facendo per tutta l’umanità, per comprendere meglio il nostro Universo e il suo destino finale. Dopo aver trovato indizi che l’energia oscura potrebbe deviare da una costante, potenzialmente alterando quel destino, questo momento sembra come stare seduti con il fiato sospeso mentre analizziamo la nuova mappa per vedere se quegli indizi verranno confermati. Sono anche molto incuriosito dalle molte altre scoperte che ci attendono in questo nuovo dataset.”
“Lo Strumento Spettroscopico a Energia Oscura ha davvero superato tutte le aspettative, offrendo una mappa 3D senza precedenti dell’Universo che rivoluzionerà la nostra comprensione dell’energia oscura”, afferma Kathy Turner, Program Manager per la Cosmic Frontier presso l’Ufficio di Fisica delle Alte Energie del Dipartimento dell’Energia.
“Fin dall’inizio, abbiamo immaginato un progetto che avrebbe spinto i confini della cosmologia, e vederlo arrivare a un completamento così spettacolare e riuscito per la sua indagine iniziale, in anticipo rispetto ai tempi previsti e con dati così ricchi, è incredibilmente gratificante. La dedizione e l’ingegno dell’intera collaborazione con DESI hanno reso questa scienza di livello mondiale una realtà, e sono immensamente orgoglioso dei risultati rivoluzionari che stiamo già osservando e delle scoperte che devono ancora venire mentre continuiamo a esplorare i misteri del nostro cosmo.”
“Il sondaggio quinquennale di DESI è stato spettacolarmente riuscito”, afferma Michael Levi, direttore DESI e scienziato presso il Berkeley Lab.
“Lo strumento ha funzionato meglio del previsto. I risultati sono stati incredibilmente entusiasmanti. E la dimensione e l’ampiezza della mappa, e quanto velocemente siamo riusciti a realizzarla, sono fenomenali. Festeggeremo il completamento del sondaggio originale e poi inizieremo a lavorare in rassegna i dati, perché siamo tutti curiosi di sapere quali nuove sorprese ci aspettano.”
DESI ha ora misurato dati cosmologici per sei volte più galassie e quasar rispetto a tutte le misurazioni precedenti messe insieme. La collaborazione inizierà immediatamente a elaborare il dataset completo, con i primi risultati sull’energia oscura dell’intero sondaggio quinquennale previsti per il 2027.
Nel frattempo, i collaboratori di DESI continuano ad analizzare i primi tre anni di dati dell’indagine, perfezionando le misurazioni sull’energia oscura e producendo ulteriori risultati sulla struttura e l’evoluzione dell’Universo, con diversi articoli previsti per la fine dell’anno.
DESI ha iniziato a raccogliere dati a maggio 2021. Da allora, lo strumento ha superato di gran lunga gli obiettivi originali della collaborazione.
Il piano era di catturare la luce di 34 milioni di galassie e quasar (oggetti estremamente distanti ma luminosi con buchi neri al loro nucleo) durante il sondaggio del cielo di cinque anni. DESI invece ha osservato più di 47 milioni di galassie e quasar, oltre a 20 milioni di stelle.
Il successo del progetto è ancora più impressionante alla luce di diverse sfide. DESI è una macchina complessa con migliaia di parti da mantenere.
Nel 2020, i test finali dello strumento sono stati interrotti dalla pandemia di COVID-19. Nel 2022, l’incendio di Contreras ha travolto il Kitt Peak ma, grazie agli sforzi dei vigili del fuoco e dello staff, non ha danneggiato il telescopio. Gli sforzi di recupero furono rallentati dai monsoni e dalle frane.
DESI continuerà le osservazioni fino al 2028 e farà crescere la sua mappa di circa il 20%, passando da 14.000 gradi quadrati a 17.000 gradi quadrati. (Per confronto, la Luna copre circa 0,2 gradi quadrati, e il cielo intero ha oltre 41.000 gradi quadrati).
La mappa estesa coprirà parti del cielo più difficili da osservare: aree più vicine al piano della Via Lattea, dove stelle brillanti vicine possono rendere più difficile vedere oggetti più lontani, o più a sud, dove il telescopio deve tenere conto di osservare più atmosfera.
L’esperimento visiterà anche l’area esistente della mappa per raccogliere dati da un nuovo insieme di galassie: galassie “rosse luminose” più lontane e più debole.
Questi forniranno una mappa ancora più densa e dettagliata delle regioni già coperte da DESI, offrendo ai ricercatori un quadro più chiaro della storia dell’Universo.
I ricercatori studieranno anche galassie nane vicine e flussi stellari, bande di stelle strappate da galassie più piccole dalla gravità della Via Lattea.
La speranza è comprendere meglio la materia oscura, la forma invisibile della materia che rappresenta la maggior parte della massa dell’Universo ma che non è mai stata rilevata direttamente.
Immagine: Claire Lamman/DESI collaboration
