In 1998, wetenschappers ontdekten dat de uitdijing van het heelal versnelt. Natuurkundigen weten niet hoe of waarom het universum naar buiten versnelt, maar ze gaven de mysterieuze kracht achter dit fenomeen een naam:donkere energie.

Wetenschappers weten veel over de effecten van donkere energie, maar ze weten niet wat het is. Kosmologen schatten dat 68 procent van de totale energie van het universum uit het materiaal moet bestaan. Een manier om meer grip te krijgen op donkere energie en de effecten ervan, is door gedetailleerde kaarten van het universum te maken, de uitbreiding ervan plannen. wetenschappers, ingenieurs en technici bouwen momenteel het Dark Energy Spectroscopic Instrument, of DESI, om dat te doen.

DESI zal helpen bij het maken van de grootste 3D-kaart van sterrenstelsels tot nu toe, een die een derde van de hele hemel zal beslaan, 11 miljard lichtjaar teruggaan, en registreer ongeveer 35 miljoen sterrenstelsels en quasars.

Het zal de spectra van het licht van sterrenstelsels meten om hun afstand tot de aarde te bepalen. Andere onderzoeken hebben kaarten gemaakt die de laterale posities van sterrenstelsels aan de hemel lokaliseren, maar wetenschappers die DESI gebruiken, zullen hun afstand tot ons nauwkeuriger kunnen meten, het creëren van hoge resolutie, 3D-kaarten.

DESI wordt momenteel geïnstalleerd bij de Mayall 4-meter Telescope bij Kitt Peak National Observatory in Tucson, Arizona. Zodra de installatie is voltooid, het zal vijf jaar lopen.

Het DESI-project wordt beheerd in het Lawrence Berkley National Laboratory (Berkeley Lab) van het Amerikaanse Department of Energy in Californië, en het Amerikaanse DOE's Fermilab draagt ​​bij aan de ambitieuze inspanning met speciale systemen voor het verzamelen en analyseren van het galactische licht.

"De gezamenlijke inspanning om DESI te bouwen is een voorbeeld van hoe de wetenschap gebruikmaakt van expertise van meerdere instellingen voor een gemeenschappelijk doel, een waar de mensheid altijd naar op weg is:de fundamenten van ons universum begrijpen, " zei Michael Levi van Berkeley Lab, DESI-projectleider.

Een van de grootste stukken die Fermilab bijdraagt, is het DESI-correctorvat. Fermilab-medewerkers ontwierpen, het vat gebouwd en getest, dat is ongeveer zo groot als een telefooncel. Het speelt een cruciale rol:de zes gigantische lenzen van DESI perfect uitgelijnd houden. Om nauwkeurige precisie te garanderen, het vat is zo ontworpen dat de lenzen nauwkeurig worden gepositioneerd binnen de breedte van een mensenhaar. Medewerkers van University College London hebben onlangs de installatie van de lenzen in het vat voltooid, en het hele ensemble zal binnenkort op de telescoop worden getild.

"Het vat moet uiterst nauwkeurig zijn, " zei Gaston Gutiérrez, Fermilab-wetenschapper die de constructie van het correctorvat beheert. "Als de lenzen niet goed zijn uitgelijnd, de fout zal sterk worden vergroot, en de beelden zullen wazig zijn."

Fermilab ontwierp en bouwde ook grote constructies die een kooi rondom het vat ondersteunen. Deze zijn in april afgeleverd bij de Mayall, en hun installatie is begonnen.

Om het licht van sterrenstelsels om te zetten in digitale informatie voor analyse, DESI zal hightech-versies van de bekende componenten in typische handcamera's gebruiken:oplaadgekoppelde apparaten, of CCD's. Fermilab heeft deze gevoelige apparaten verpakt en getest voordat ze aan Tucson werden afgeleverd.

De taak van het verzamelen van het galactische licht behoort tot DESI's 5, 000 glasvezelkabels, die zal helpen de spectra van elk sterrenstelsel vast te leggen. Ongeveer 20 minuten lang, elk van de vezels zal gericht zijn op een enkel sterrenstelsel en zijn spectrum opnemen. Dan zal de telescoop naar een nieuwe positie aan de hemel gaan, en alle 5, 000 vezels zullen worden verplaatst om naar nieuwe sterrenstelsels te wijzen. Fermilab ontwikkelt de software die het instrument vertelt waar in de lucht die vezels moeten wijzen. Zonder deze automatisering DESI zou de miljoenen objecten die het van plan is te bestuderen niet kunnen meten.

Om de spectra die DESI zal verzamelen volledig te begrijpen, wetenschappers moeten gedetailleerde informatie over het instrument en de telescoopstatus bijhouden. Naast het DESI-vat, Fermilab maakt een elektronisch logboek en een database om de operationele gegevens van de instrumentbesturingssystemen op te slaan. Deze zullen worden gebruikt om de informatie bij te houden over de systemen die nodig zijn om DESI te bedienen, zoals het lezen van de CCD's, richt de telescoop en zorg ervoor dat het apparaat voor het opnemen van de spectra goed werkt.

DESI's voorganger, genaamd de Dark Energy Camera (DECam), is momenteel gemonteerd op de Chileense Victor Blanco-telescoop, de zustertelescoop van de Mayall. In 2012, onderzoekers en technici voltooiden DECam's constructie voor gebruik in de vijfjarige Dark Energy Survey, georganiseerd door Fermilab. Dezelfde wetenschappers die DECam hebben ontworpen, brengen hun expertise en kennis naar DESI.

De Dark Energy Survey en DECam dienen als opstapjes naar DESI. Het DESI-project zal ons begrip van de aard van donkere energie verbeteren door de resultaten van de Dark Energy Survey als basis te gebruiken. De gegevens van DECam zullen DESI ook helpen de sterrenstelsels te vinden, zodat deze laatste preciezere spectrametingen kan doen om de roodverschuiving van het sterrenstelsel te bepalen:hoe verder een sterrenstelsel van ons verwijderd is, hoe meer het licht wordt uitgerekt en verschoven in de richting van rodere (langere) golflengten, door de uitdijing van het heelal.

"Voor de Dark Energy Survey, we zijn gewoon foto's aan het maken, maar voor DESI richten we vezels op sterrenstelsels en meten we spectra, " zei Brenna Flaugher van Fermilab, projectmanager van DES en een van de leidende wetenschappers voor DESI. "Dus, het is een soort van het volgende niveau van resolutie in roodverschuiving."

De laatste onderdelen van DESI zijn gepland om in april 2019 te worden geïnstalleerd, met het eerste licht gepland voor mei van dat jaar.

"DESI zal ons helpen de aard van donkere energie te begrijpen, "Zei Flaugher. "En dat zal leiden tot een beter begrip van de evolutie van ons universum."