Na zes jaar lang ongeveer een kwart van de zuidelijke hemel te hebben gescand en honderden miljoenen verre sterrenstelsels te catalogiseren, de Dark Energy Survey (DES) zal morgen klaar zijn met het verzamelen van gegevens, op 9 januari

Het onderzoek is een internationale samenwerking die begon met het in kaart brengen van een 5, Een oppervlakte van 000 vierkante graden aan de hemel op 31 augustus 2013, in een zoektocht om de aard van donkere energie te begrijpen, de mysterieuze kracht die de uitdijing van het universum versnelt. Met behulp van de donkere energiecamera, een digitale camera van 520 megapixels, gefinancierd door het Amerikaanse Department of Energy Office of Science en gemonteerd op de Blanco 4-meter telescoop van de Cerro Tololo Inter-American Observatory van de National Science Foundation in Chili, wetenschappers op DES namen gedurende zes jaar gegevens over 758 nachten.

Gedurende die nachten, ze registreerden gegevens van meer dan 300 miljoen verre sterrenstelsels. Meer dan 400 wetenschappers van meer dan 25 instellingen over de hele wereld zijn bij het project betrokken, die wordt gehost door het Fermi National Accelerator Laboratory van het Amerikaanse ministerie van Energie. De samenwerking heeft al ongeveer 200 academische papers opgeleverd, met meer te komen.

Volgens DES-directeur Rich Kron, een wetenschapper van Fermilab en de Universiteit van Chicago, die resultaten en de wetenschappers die ze mogelijk hebben gemaakt, zijn waar veel van de echte prestatie van DES ligt.

"Eerste generaties studenten en postdoctorale onderzoekers op DES worden nu faculteit bij onderzoeksinstellingen en zijn betrokken bij aanstaande luchtonderzoeken, " zei Kron. "Het aantal publicaties en de betrokken mensen zijn een waar bewijs van dit experiment. Zoveel carrières helpen lanceren heeft altijd deel uitgemaakt van het plan, en het is zeer succesvol geweest."

DES blijft een van de meest gevoelige en uitgebreide onderzoeken van verre sterrenstelsels die ooit zijn uitgevoerd. De Dark Energy Camera is in staat om licht van sterrenstelsels op miljarden lichtjaren afstand te zien en in ongekende kwaliteit vast te leggen.

Volgens Alistair Walker van het National Optical Astronomy Observatory, een DES-teamlid en de DECam-instrumentwetenschapper, door de telescoop uit te rusten met de Dark Energy Camera werd deze omgevormd tot een ultramoderne survey-machine.

"DECam was nodig om DES uit te voeren, maar het creëerde ook een nieuwe tool voor ontdekking, van het zonnestelsel naar het verre heelal, " zei Walker. "Bijvoorbeeld, 12 nieuwe manen van Jupiter zijn onlangs ontdekt met DECam, en de detectie van verre stervormende sterrenstelsels in het vroege heelal, toen het heelal nog maar een paar procent van zijn huidige leeftijd had, heeft nieuwe inzichten opgeleverd over het einde van de kosmische donkere middeleeuwen."

Het onderzoek genereerde 50 terabytes (dat is 50 miljoen megabytes) aan gegevens gedurende de zes observatieseizoenen. Die gegevens worden opgeslagen en geanalyseerd in het National Center for Supercomputing Applications (NCSA) van de University of Illinois in Urbana-Champaign.

"Zelfs nadat de waarnemingen zijn beëindigd, NCSA zal de wetenschappelijke productiviteit van de samenwerking blijven ondersteunen door verfijnde gegevensreleases te maken en de gegevens tot ver in de jaren 2020 te verstrekken, " zei Don Petravick, senior projectmanager Dark Energy Survey bij NCSA.

Nu staat het analyseren van die gegevens centraal. DES heeft al een volledige reeks papers uitgebracht op basis van het eerste jaar aan gegevens, en wetenschappers duiken nu in de rijke naad van gecatalogiseerde afbeeldingen uit de eerste jaren van gegevens, op zoek naar aanwijzingen voor de aard van donkere energie.

De eerste stap in dat proces, volgens Fermilab en wetenschapper Josh Frieman van de Universiteit van Chicago, voormalig directeur van DES, is om het signaal te vinden in alle ruis.

"We proberen het signaal van donkere energie te ontrafelen tegen een achtergrond van allerlei niet-kosmologische dingen die op de gegevens worden afgedrukt, "Zei Frieman. "Het is een enorme voortdurende inspanning van veel verschillende mensen over de hele wereld."

De DES-samenwerking blijft wetenschappelijke resultaten vrijgeven uit hun opslagplaats van gegevens, en wetenschappers zullen recente resultaten bespreken tijdens een speciale sessie op de winterbijeenkomst van de American Astronomical Society in Seattle vandaag, 8 januari. Hoogtepunten van de voorgaande jaren zijn onder meer:

• de meest nauwkeurige meting van de structuur van donkere materie in het heelal, die, in vergelijking met kosmische microgolfachtergrondresultaten, stelt wetenschappers in staat om de evolutie van de kosmos te volgen.
• de ontdekking van nog veel meer dwergsatellietstelsels in een baan om onze Melkweg, die tests bieden voor theorieën over donkere materie.
• de creatie van de meest nauwkeurige donkere-materiekaart van het universum.
• het spotten van de verste supernova die ooit is gedetecteerd.
• de openbare publicatie van de eerste drie jaar aan gegevens van de enquête, waardoor astronomen over de hele wereld aanvullende ontdekkingen kunnen doen.

DES-wetenschappers zagen ook de eerste zichtbare tegenhanger van zwaartekrachtsgolven die ooit zijn gedetecteerd, een botsing van twee neutronensterren die 130 miljoen jaar geleden plaatsvond. DES was een van de vele hemelonderzoeken die deze zwaartekrachtgolfbron hebben gedetecteerd, het openen van de deur naar een nieuw soort astronomie.

Onlangs publiceerde DES zijn eerste kosmologische resultaten op basis van supernova's (207 daarvan ontleend aan de eerste drie jaar van DES-gegevens) met behulp van een methode die 20 jaar geleden het eerste bewijs leverde voor kosmische versnelling. De komende jaren worden uitgebreidere resultaten over donkere energie verwacht.

De taak om zo'n uitgebreide enquête te verzamelen was geen sinecure. In de loop van het onderzoek, honderden wetenschappers werden opgeroepen om in nachtdiensten met de camera te werken, ondersteund door het personeel van het observatorium. Om die inspanning te organiseren, DES nam enkele principes van hoge-energiefysica-experimenten over, waarin iedereen die aan het experiment werkt op de een of andere manier betrokken is bij de werking ervan.

"Deze manier van werken bood DES ook een educatieve kans, " zei Fermilab-wetenschapper Tom Diehl, die de DES-operaties leidde. "Senior DES-wetenschappers werden gekoppeld aan onervaren voor training en, op tijd, zou die kennis doorgeven aan meer junior waarnemers."

De organisatiestructuur van DES was ook ontworpen om jonge wetenschappers waardevolle kansen te bieden voor vooruitgang, van workshops over het schrijven van onderzoeksvoorstellen tot mentoren die hielpen bij het beoordelen en redigeren van subsidie- en sollicitaties.

Antonella Palmese, een postdoctoraal onderzoeker bij Fermilab, kwam in 2015 aan bij Cerro Tololo als afgestudeerde student van University College London. Ze kwam snel op snelheid en keerde in 2017 en 2018 terug als een ervaren waarnemer. Ze diende ook als vertegenwoordiger voor beginnende wetenschappers, helpen bij het helpen van degenen die voor het eerst hun stempel drukken op DES.

"Door met DES samen te werken, ben ik in contact gekomen met veel opmerkelijke wetenschappers van over de hele wereld, "Zei Palmese. "Het is een bijzondere samenwerking omdat je altijd het gevoel hebt dat je een noodzakelijk onderdeel bent van het experiment. Er is altijd wel iets nuttigs te doen voor de samenwerking en voor je eigen onderzoek."

De Dark Energy Camera blijft nog vijf tot tien jaar op de Blanco-telescoop in Cerro Tololo gemonteerd en zal een nuttig instrument blijven voor wetenschappelijke samenwerkingen over de hele wereld. Cerro Tololo Inter-American Observatory Director Steve Heathcote voorziet een mooie toekomst voor DECam.

"Hoewel het verzamelen van gegevens voor DES ten einde loopt, DECam zal zijn verkenning van het heelal voortzetten vanuit de Blanco-telescoop en zal naar verwachting nog vele jaren een eerstelijns 'ontdekkingsmotor' blijven, ' zei Heatcote.

De DES-samenwerking zal zich nu richten op het genereren van nieuwe resultaten uit de zes jaar aan gegevens, inclusief nieuwe inzichten in donkere energie. Met een tijdperk ten einde, het volgende tijdperk van de Dark Energy Survey is nog maar net begonnen.