Un miliardo di galassie nella nuova mappa dell’universo

Per capire cos'è l'energia oscura servono mappe accurate mai realizzate prima, mappe che tracciano le galassie deboli in modo più uniforme e su un'area di cielo più ampia che mai

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Ci sono volute le immagini del Kitt Peak National Observatory e del Cerro Tololo Inter-American Observatory ma gli astronomi ce l’anno fatta, sono riusciti a realizzare la più grande mappa del cielo mai vista, composta da oltre un miliardo di galassie.

I dati dell’ambizioso programma DESI Legacy Imaging Surveys getta le basi per un rivoluzionario sondaggio di 5 anni con il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), che cercherà di fornire nuove informazioni sulla natura dell’energia oscura. La mappa è stata resa nota alla riunione dell’American Astronomical Society.

Per millenni gli esseri umani hanno utilizzato le mappe per comprendere e spostarsi sul nostro pianeta: ci affidiamo alle mappe per capire dove siamo, da dove veniamo e dove stiamo andando. Le mappe astronomiche continuano questa tradizione. Ci localizzano nel cosmo e raccontano la storia e il destino dell’Universo: si espanderà per sempre. L’espansione attualmente accelera a causa di un qualcosa di sconosciuto che chiamiamo energia oscura.

Le mappe astronomiche possono essere utili per capire cos’è questa energia oscura e perché esiste.

Per capire cos’è l’energia oscura servono mappe accurate mai realizzate prima, mappe che tracciano anche le galassie deboli tra un miliardo di galassie in modo più uniforme e su un’area di cielo più ampia che mai.



Per vincere questa sfida, gli astronomi hanno realizzato una nuova mappa bidimensionale del cielo che è la più grande mai realizzata in termini di copertura del cielo, sensibilità e numero totale di galassie mappate.

Un miliardo di galassie

La mappa contiene oltre un miliardo di galassie, dalle quali gli astronomi selezioneranno decine di milioni di galassie per ulteriori studi con il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), per costruire la più grande mappa 3D mai realizzata.

I risultati dell’indagine DESI, che sarà condotta presso il Kitt Peak National Observatory (KPNO), un programma del NOIRLab della National Science Foundation, forniranno nuove informazioni sulla natura dell’energia oscura.

La nuova mappa è il risultato del progetto DESI Legacy Imaging Surveys, un lavoro lungo 6 anni che comprendono ben 1405 notti di osservazione utilizzando tre telescopi, anni di dati da un telescopio spaziale, 150 osservatori e altri 50 ricercatori disseminati in tutto il mondo, 1 petabyte di dati (1000 trilioni di byte) e 100 milioni di ore di CPU su uno dei computer più potenti del mondo.

Le immagini sono state scattate al KPNO e al Cerro Tololo Inter-American Observatory (CTIO), anche un programma di NOIRLab, e integrate da immagini della missione Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA. I dati sono stati ridotti al National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) di Berkeley Lab.

Cerro Tololo Inter-American Observatory - un miliardo di galassie nella nuova mappa dell'universo
Osservatorio interamericano di Cerro Tololo

La mappa, per tracciare oltre un miliardo di galassie, copre metà del cielo, estendendosi digitalmente per oltre 10 trilioni di pixel, che equivale a un mosaico di 833.000 foto di smartphone ad alta risoluzione, ed è una delle indagini più uniformi e profonde del cielo mai realizzate.

Questa è la mappa più grande da quasi ogni misura , ha detto David Schlegel, uno scienziato del progetto DESI che ha anche co-condotto il progetto di imaging. Schlegel è un astrofisico presso il Lawrence Berkeley National Laboratory del Dipartimento di Energia (Berkeley Lab), l’istituzione principale per la collaborazione internazionale DESI.

Arjun Dey, il ricercatore del progetto DESI per NOIRLab, ha co-condotto due delle tre indagini di imaging, servendo come scienziato principale per il Mayall z-band Legacy Survey (MzLS) osservato dalla telecamera Mosaic3 sul Nicholas U. Mayall 4 metri Telescope presso KPNO e come scienziato co-responsabile con Schlegel per il Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) sul DECam costruito da DOE sul telescopio da 4 metri Víctor M. Blanco al CTIO in Cile.

Il terzo sondaggio è il Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) osservato dalla telecamera 90Prime sul telescopio Bok da 2,3 metri, di proprietà e gestito dall’Università dell’Arizona e situato presso KPNO.

Lo lavoro collettivo dei tre sondaggi, ha detto Dey, “è stato uno dei rilievi più uniformi e profondi del cielo che sia mai stato intrapreso. È stato davvero emozionante partecipare”.

La collaborazione DESI selezionerà 35 milioni di galassie e 2,4 milioni di quasar nella mappa – alcuni distanti 12 miliardi di anni luce. Questi oggetti verranno utilizzati come obiettivi per l’indagine DESI.

In cinque anni di operazioni, DESI creerà una gigantesca mappa 3D dell’Universo misurando le distanze delle galassie e la velocità con cui si stanno allontanando da noi. Per effettuare queste misurazioni, DESI misurerà lo spettro di ogni galassia.

Gli spettri delle galassie saranno ottenuti da DESI che è composto da 5000 robot automatizzati girevoli, ciascuno dotato di un sottile cavo in fibra ottica che può puntare le singole galassie, è progettato per misurare gli spettri di 5000 galassie alla volta.

I risultati daranno nuove informazioni sulla misteriosa energia oscura che sta accelerando l’espansione dell’universo.

La ricerca sull’energia oscura ha portato a grandi scoperte in altre aree dell’astronomia. Adam Bolton, Direttore del Community Science and Data Center di NOIRLab, ha spiegato: “Per risolvere alcuni dei più grandi misteri della fisica fondamentale odierna, siamo spinti a creare enormi database digitali di stelle e galassie, che a loro volta consentono un nuovo approccio di data mining. per fare ulteriori scoperte astronomiche”.

Con il completamento del DESI Legacy Imaging Surveys, tutti i dati sono stati rilasciati alla comunità scientifica e al pubblico. Questa versione finale dei dati, nota come Data Release 9, è stata preceduta da altre otto versioni intermedie dei dati.

NOIRLab ospiterà questi dati nell’Archivio Dati Astro, dalle immagini originali scattate ai telescopi ai cataloghi che riportano le posizioni e altre proprietà di stelle e galassie. Astro Data Lab serve anche i cataloghi come database, che gli astronomi possono facilmente analizzare utilizzando gli strumenti e i servizi Astro Data Lab e confrontarli con altri set di dati, offrendo maggiori opportunità di scoperta.

Astro Data Lab, inoltre, fornisce agli astronomi esempi di applicazioni scientifiche e tutorial per assistere le loro ricerche. I dati di DESI Legacy Imaging Surveys sono già stati utilizzati per molti altri progetti di ricerca,  compresi gli sforzi di citizen science che utilizzano la saggezza delle folle.

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