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Galaxien, Quasare und Sterne… Oh mein! Die ersten Daten des Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) sind nur ein kleiner Teil der riesigen kosmischen Untersuchung, die es durchführen wird.
Eine frühe Veröffentlichung von Daten des Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) am Kitt Peak National Observatory hat fast zwei Millionen kosmische Objekte entdeckt. Die DESI-Daten umfassen eine Fülle von Galaxien, Sternen und Quasaredas vielleicht schon einmal gesehen wurde, aber nicht in den Spektren des Lichts. Astronomen müssen die Expansion des Universums intensiv untersuchen.
Die ersten Daten stammen aus 2480 Aufnahmen, die während des sechsmonatigen experimentellen Laufs oder der „Umfragevalidierungsphase“ von DESI in den Jahren 2020 und 2021 aufgenommen wurden. Sie dienen als aussagekräftiger Beweis dafür, wie wichtig das Instrument für Astronomen sein wird, die einige davon am meisten verstehen wollen drängende kosmische Geheimnisse. Wissenschaftler werden es vor allem nutzen, um die beschleunigte Expansion des Universums besser zu verstehen, die von einer mysteriösen Kraft namens Dunkler Energie angetrieben wird.
„Das Dark Energy Spectroscopic Instrument ist ein bodengestütztes Vier-Meter-Teleskop, das mit 5000 Roboter-Faserpositionierern und zehn Spektrographen ausgestattet ist und die 3D-Position von 40 Millionen Quasaren und Galaxien kartieren soll, um dunkle Energie zu untersuchen“, sagte DESI-Co-Sprecher und Wissenschaftler bei Berkeley Lab, Nathalie Palanque-Delabrouille.
Sie fügte hinzu, dass diese Datenveröffentlichung zeigt, dass DESI im Laufe seiner fünf Betriebsjahre, von denen noch drei Jahre verbleiben, Astronomen nicht nur ermöglichen wird, dunkle Energie zu untersuchen, indem es die großräumige Struktur des Kosmos kartiert und die Lichtausdehnung nutzt, die als bekannt ist Rotverschiebung, um zu sehen, wie schnell sich entfernte Galaxien von uns entfernen, aber es wird auch die Untersuchung anderer Aspekte des Universums erleichtern, wie etwa dunkle Materie, Gravitationslinsen und die Morphologie von Galaxien.
DESI ist derzeit das einzige in Betrieb befindliche Instrument der neuen Generation der „Instrumente für dunkle Energie der Stufe IV“. Palanque-Delabrouille wies darauf hin, dass die erste öffentliche Veröffentlichung von DESI-Daten damit ein wichtiger Meilenstein für die Zusammenarbeit sei.
„Obwohl die Veröffentlichung nur aus Daten besteht, die während der Inbetriebnahme des Instruments und der Validierungsphase der Umfrage erfasst wurden, enthält sie fast zwei Millionen Objekte“, fuhr sie fort. „Es enthält außerdem Messungen über 140 Quadratgrad des Himmels – 1 % der gesamten DESI-Untersuchung – mit wissenschaftlich hochwertigen Daten und einer noch dichteren Abdeckung der Quellen in diesem Bereich als im Rest der DESI-Untersuchung erreicht wird.“
„Wir bestätigen, dass DESI die erwartete Leistung erbringt, sogar etwas besser als erwartet. Es wird also erwartet, dass die vollständige Fünf-Jahres-Umfrage ihr Ziel erreicht und übertrifft!“
Diese vielversprechende erste Datenveröffentlichung wurde auch von einer Reihe von fünfzehn begleitet wissenschaftliche Arbeiten. Ein Teil der DESI-Version kann als Teil einer durchsuchbaren Datenbank angezeigt werden, die von der kuratiert wird Astrodatenlabor im Community Science and Data Center und im neuen SPectral Analysis and Retrievable Catalogue Lab (SPARCL).
Was ist in der DESI-Version enthalten?
Die spektroskopische Wissenschaftsleiterin des Astro Data Lab, die Astronomin Stephanie Juneau, erläuterte einige der bemerkenswerten Dinge, die in diesen ersten Daten zu sehen sind.
„Die frühen DESI-Daten wurden verwendet, um eine Massenmigration von Sternen in der Andromedagalaxie, einem großen Nachbarn der Milchstraße, aufzudecken“, sagte sie. „Die DESI-Beobachtungen enthüllten die Bewegung der Sterne auf eine Weise, die es uns ermöglichte, zurückzuverfolgen, woher sie kamen, um sich in die heutige Form von Andromeda zusammenzusetzen, und so ihre Geschichte einigermaßen zu rekonstruieren.“
„Die DESI-Daten umfassen auch Signaturen aktiver Schwarzer Löcher in Galaxien, die eine Reihe der extremsten Phänomene umfassen. Wir finden einige der leuchtendsten Quasare [feeding supermassive black holes] und einige der am weitesten entfernten Quasare“, fuhr sie fort.
Juneau fügte hinzu, dass DESI, obwohl es Teil eines mittelgroßen Vier-Meter-Teleskops ist, in der Lage war, entfernte Quasare zu entdecken, deren Alter bis in die Zeit zurückreicht, als das Universum weniger als eine Milliarde Jahre alt war, was bedeutet, dass ihr Licht fast 13 Milliarden Jahre zurückgelegt hat Milliarden Jahre, bevor sie uns erreichen.
Sie fügte hinzu, dass DESI darüber hinaus auch dabei helfe, eine schwer fassbare und „ruhigere“ Population von Schwarzen Löchern zu erforschen.
„DESI enthüllt einen Teil der schwer fassbaren Population von Schwarzen Löchern mittlerer Masse, die die Lücke zwischen ‚normalen‘ riesigen Schwarzen Löchern und den kleinen Schwarzen Löchern stellarer Masse schließen“, sagte Juneau. „Diese sind der Schlüssel zum Verständnis der Entstehung riesiger Schwarzer Löcher, angefangen bei den Keimen Schwarzer Löcher im frühen Universum bis heute, sind jedoch aufgrund technischer Schwierigkeiten bei der Ermittlung ihrer spektroskopischen Signale in den Daten weitgehend schwer fassbar. Glücklicherweise helfen uns sowohl die spektrale Auflösung als auch die Empfindlichkeit von DESI, diese Herausforderungen zu umgehen.“
Was macht DESI so besonders?
DESI unterscheidet sich von anderen Teleskopen. „Das Beobachtungsverfahren selbst ist insofern sehr genial, als das DESI-Team eine hochentwickelte Software entwickelt hat, um die Qualität der eingehenden Daten zu messen und die Integrationszeit der nächsten Aufnahme je nach Beobachtungsbedingungen je nach Bedarf länger oder kürzer anzupassen.“ “, sagte Juneau. „Auf diese Weise wird die aufgewendete Zeit vollständig optimiert und es werden keine zusätzlichen Sekunden verschwendet. Wenn von einer Aufnahme genügend Photonen vorhanden sind, geht das Teleskop zur nächsten über und so weiter.“
Dies, fügte Juneau hinzu, bedeute auch, dass die resultierenden Beobachtungen über ein Drittel des gesamten Himmels, den DESI beobachten könne, einheitlich seien.
„DESI sammelt weiterhin Spektren mit beeindruckender Geschwindigkeit und erreicht unter guten Bedingungen bis zu 100.000 Spektren pro Nacht“, sagte sie. „Es hat bereits mehr als 26 Millionen Spektren aufgenommen, und wenn man dies nachts in Arizona liest, erhält man etwa alle 20 Minuten 5000 neue Spektren.“
Die DESI-Kollaboration arbeitet derzeit intensiv an der Analyse der Daten des ersten Jahres für Messungen wie die großräumige Ansammlung von Galaxien und verschiedene Tracer der kosmischen Strukturen, wie etwa Populationen von Galaxien und Quasaren, die sich über verschiedene Zeiten in der Geschichte unserer 13,8 Milliarden Menschen erstrecken -jähriges Universum.
„Während die endgültigen Messungen mit einer Genauigkeit von weniger als einem Prozent am Ende der Umfrage erfolgen werden, rechnen wir mit spannenden ersten Messungen im kommenden Jahr“, schloss Juneau.
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