Cameron Merritt
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Un télescope de 45 ans va bénéficier d'une mise à niveau de haute technologie qui lui permettra de rechercher des réponses aux questions les plus complexes de l'astronomie, y compris l'existence de l'énergie noire, une force invisible hypothétique qui pourrait conduire l'expansion de l'univers.
Le télescope Nicholas U. Mayall en Arizona a fermé ses portes plus tôt cette semaine pour préparer l'installation d'un appareil de 9 tonnes qui comportera 5000 robots de la taille d'un crayon visant des capteurs à fibre optique vers des galaxies éloignées..
Toutes les 20 minutes, les robots pivotants se repositionneront pour permettre à l'instrument - appelé instrument spectroscopique à énergie sombre (DESI) - de capturer une nouvelle partie du ciel. Dix instruments extrêmement puissants appelés spectrographes analyseront ensuite la lumière des objets distants capturés par les capteurs et créeront ce qui a été décrit comme la carte 3D la plus grande et la plus détaillée de l'univers à ce jour. [Les 18 plus grands mystères non résolus de la physique]
«Nous avons commencé avec une conception conceptuelle de l'instrument en 2010», a déclaré Joseph Silber, un ingénieur de projet DESI qui travaille au Lawrence Berkeley Laboratory de l'Université de Californie, dans un communiqué. "Il est basé sur la science qui a été faite sur l'instrument Baryon Oscillation Spectroscopic Survey (BOSS). Mais tout est fait de manière robotique plutôt que manuellement."
L'instrument BOSS, à l'Observatoire Apache Point au Nouveau-Mexique, dispose de 1000 fibres optiques capables de détecter les signaux lumineux des galaxies les plus sombres et les plus éloignées. Pour DESI, les ingénieurs ont utilisé cinq fois plus de fibres. Les chercheurs de BOSS doivent utiliser des plaques métalliques avec des trous soigneusement percés pour diriger les fibres optiques vers leurs cibles. Pour chaque partie du ciel qu'ils veulent imager, les ingénieurs doivent créer de nouvelles plaques et les monter sur le télescope. Dans le cas de DESI, les robots feront tout le travail acharné, augmentant considérablement la vitesse de numérisation, ont déclaré les chercheurs..
"Il y a 5 000 robots individuels, et chacun conduit une fibre optique", a déclaré Silber. "La fibre optique est ensuite acheminée à environ 50 mètres [environ 164 pieds] dans le télescope vers une pièce séparée où ces instruments spectrographiques très grands et sensibles sont installés."
En mesurant comment la longueur d'onde de la lumière provenant de galaxies éloignées (ou de tout objet céleste) change, les chercheurs seront en mesure de déterminer à quelle distance ils se trouvent et à quelle vitesse les galaxies s'éloignent. Lorsqu'un objet s'éloigne de nous, sa lumière se déplace vers la partie rouge du spectre lumineux (une longueur d'onde plus longue), et c'est pourquoi on l'appelle redshift.
L'échelle et la complexité de la carte aideront les scientifiques à comprendre comment l'énergie noire et la gravité ont concouru tout au long de l'évolution de l'univers. L'énergie sombre est la force encore non prouvée qui rivalise avec la gravité et provoque l'expansion accélérée de l'univers. On estime que l'énergie sombre représente jusqu'à 68% de l'énergie totale présente dans l'univers.
La sensibilité de l'instrument permettra aux astronomes de voir des galaxies si éloignées que leur lumière se propage vers la Terre sur plusieurs milliards d'années. Les chercheurs ont déclaré que l'instrument, en examinant le temps qu'il faut à la lumière pour l'atteindre, leur permettrait de voir jusqu'à 11 milliards d'années. [Notre univers en expansion: âge, histoire et autres faits]
"L'un des principaux moyens par lesquels nous en apprenons sur l'univers invisible est par ses effets subtils sur l'agrégation des galaxies", a déclaré Daniel Eisenstein, co-porte-parole de DESI Collaboration, de l'Université de Harvard. "Les nouvelles cartes de DESI fourniront un nouveau niveau de sensibilité exquis dans notre étude de la cosmologie."
Au cours de ses cinq années d'exploitation prévues, DESI mesurera les vitesses de quelque 30 millions de galaxies et de quasars - des trous noirs supermassifs entourés d'un disque de matériau en orbite, selon Brenna Flaugher, scientifique du projet DESI qui dirige le département d'astrophysique de l'accélérateur national de Fermi. Laboratoire.
"Au lieu d'une à la fois, nous pouvons mesurer les vitesses de 5 000 galaxies à la fois", a-t-elle déclaré..
L'instrument, une collaboration entre 71 instituts de recherche, capturera environ 10 fois plus de données que son prédécesseur, BOSS.
«Ce projet consiste à générer d'énormes quantités de données», a déclaré Michael Levi, directeur de DESI, du laboratoire national Lawrence Berkeley du département de l'énergie (Berkeley Lab), qui dirige le projet. Les chercheurs utiliseront les données dans des simulations informatiques d'univers.
Silber et son équipe ont déjà produit 3000 robots de positionnement et les ont installés dans des pétales en forme de coin qui seront intégrés dans le plan focal de l'instrument. Les six lentilles de DESI sont actuellement en cours de traitement final à l'University College London et seront expédiées aux États-Unis ce printemps afin que l'installation des composants puisse commencer..
DESI devrait effectuer ses premières mesures au printemps 2019.