Drie jaar in zijn zoektocht om de aard van donkere energie te onthullen, het Hobby-Eberly Telescope Dark Energy Experiment (HETDEX) ligt op schema om de grootste kaart van de kosmos ooit te voltooien. Het team zal een driedimensionale kaart van 2,5 miljoen sterrenstelsels maken die astronomen zal helpen begrijpen hoe en waarom de uitdijing van het heelal in de loop van de tijd versnelt.

"HETDEX vertegenwoordigt het samenkomen van vele astronomen en instellingen om de eerste grote studie uit te voeren naar hoe donkere energie in de loop van de tijd verandert, " zei Taft Armandroff, directeur van de Universiteit van Texas in Austin's McDonald Observatory.

Het onderzoek begon in januari 2017 op de 10-meter Hobby-Eberly Telescope (HET) van het McDonald Observatory. Vandaag, de enquête is voor 38% voltooid. Gegevensreductie en -analyse gaan door.

"HETDEX is gearriveerd, "zei astronoom Karl Gebhardt. "We zijn nu meer dan een derde van ons programma af, en we hebben deze fantastische dataset die we gaan gebruiken om de evolutie van donkere energie te meten."

Het onderzoek werkt door de telescoop te richten op twee delen van de hemel in de buurt van de Big Dipper en Orion. Voor elke wijzen, de telescoop registreert ongeveer 32, 000 spectra, het vastleggen van de kosmische vingerafdruk van het licht van elk object binnen het gezichtsveld van de telescoop.

"Het is eigenlijk een beetje geestverruimend, hoeveel informatie hierin wordt vastgelegd, ", zei teamlid Gary Hill.

Deze spectra worden opgenomen via 32, 000 optische vezels die worden gebruikt in meer dan 100 instrumenten die samenwerken als één. Deze verzameling wordt VIRUS genoemd, de Visible Integral-field Replicable Unit Spectrograph. Het is een enorme machine die bestaat uit tientallen kopieën van een instrument dat samenwerkt voor efficiëntie. VIRUS is speciaal voor HETDEX ontworpen en gebouwd.

Dit maakt VIRUS een van de meest geavanceerde astronomische instrumenten ter wereld. Het bouwen ervan "was een hele opgave om te orkestreren, "Hal zei, opmerkend dat het project een decennium heeft geduurd om tot bloei te komen. "Het is de grootste in veel maatregelen, " hij zei, opmerkend dat het de meeste optische vezels heeft, en heeft net zoveel detectorgebied als de grootste astronomische camera's. Het is ook een extreem groot instrument, neemt een groot deel van de ruimte in de telescoopkoepel in beslag.

HETDEX is een blinde enquête, wat betekent dat in plaats van te wijzen op specifieke doelen, het registreert alles over een specifiek stukje lucht. Vervolgens gaan wetenschappers door de gegevens om objecten uit te zoeken die ze willen bestuderen.

Teamlid Phillip MacQueen heeft gewerkt aan de technische uitdagingen van het leveren van VIRUS volgens de HETDEX-specificaties. Hij herinnert ons eraan dat het maken van kaarten in de astronomie begon met de eerste mensen die naar de lucht keken.

"VIRUS is het genot van een astronomisch cartograaf, MacQueen zei. "Het doet veel meer dan in kaart brengen waar objecten zich in twee dimensies aan de hemel bevinden. HETDEX gebruikt VIRUS om in kaart te brengen waar objecten zich bevinden in een werkelijk enorm volume van het universum, zowel binnen onze melkweg als ver daarbuiten."

Om de kaart te maken die nodig is voor het donkere energieproject, ze kammen door een miljard spectra op zoek naar voorbeelden van een specifiek type melkwegstelsel. Deze sterrenstelsels variëren in afstanden van 10 miljard tot 11,7 miljard lichtjaar, dus vertegenwoordigen ze een tijdperk waarin het universum slechts een paar miljard jaar oud was. Hun spectra bevatten informatie over hoe snel de sterrenstelsels van ons weg bewegen als gevolg van de uitdijing van het heelal. Dat stelt astronomen in staat om te bepalen hoe de snelheid waarmee het heelal uitdijt in de loop van de eonen is veranderd, wat de sleutel is om de aard van donkere energie te bepalen.

Het HETDEX-team verwacht hun waarnemingen in december 2023 af te ronden. het ingevulde onderzoek zal 1 miljard spectra bevatten, "veruit het grootste spectrale onderzoek ooit, " zei Gebhardt. Deze gegevens worden verwerkt en opgeslagen in het Texas Advanced Computing Center (TACC) van de UT Austin, een van de beste supercomputercentra ter wereld.

Erin Mentuch Cooper is de datamanager van het project. "We hebben het geluk dat we toegang hebben" tot TACC, ze zei, uitleggen dat tijdens de zomer, een TACC-supercomputer verwerkte alle HETDEX-gegevens nu in de hand in twee weken. Het zou een enkele computer 10 jaar hebben gekost, ze zei.

In de tussentijd, veel astronomen gebruiken de reeds verzamelde gegevens om een ​​aantal andere astronomische mysteries aan te vallen. Een aantal staat op het punt hun onderzoek te publiceren.

Onder hen is UT-hoogleraar Keith Hawkins. Hij heeft gebruik gemaakt van de spectra van de enquête van ongeveer 100, 000 sterren in ons eigen Melkwegstelsel. Hoewel deze sterren niet de belangrijkste steengroeve waren voor HETDEX, ze werden gevangen door de blinde enquête. "Zoals mijn grootvader altijd zei:"Het afval van de een is de schat van de ander, '" hij zei.

Hawkins gebruikt deze spectra om de inhoud van de sterren te bestuderen, maten, temperaturen en bewegingen om na te gaan hoe de verschillende delen van ons melkwegstelsel bij elkaar kwamen. Zijn onderzoekspaper over dit werk zal binnenkort worden gepubliceerd. Andere astronomen bereiden zich voor om onderzoek te publiceren naar witte dwergen en nabijgelegen sterrenstelsels waarvoor ze HETDEX-gegevens hebben gebruikt.