Ein „CT-Scan“ des Universums über mehr als 5 Milliarden Lichtjahre. (D. Schlegel/Berkeley Lab/DESI-Daten) Der Spektroskopisches Instrument für dunkle Energie (DESI), das derzeit von seinem Zuhause im Nicholas U. Mayall Telescope am Kitt Peak National Observatory in Arizona aus in den Himmel gerichtet ist, hat die Aufgabe, die Ausdehnung des Weltraums zu kartieren und zu untersuchen dunkle Energie und die detaillierteste 3D-Karte des Universums erstellen, die jemals erstellt wurde.
Die DESI-Mission ist erst sieben Monate alt und wir haben bereits ein rekordverdächtiges, atemberaubendes dreidimensionales Bild der Galaxie, die uns umgibt, was die Leistungsfähigkeit von DESI und sein Potenzial für die Kartierung des Weltraums beweist.
DESI hat bereits mehr als 7,5 Millionen Galaxien katalogisiert und kartiert, und jeden Monat kommen mehr als eine Million neue hinzu. Bis zum vollständigen Abschluss des Scans im Jahr 2026 werden voraussichtlich über 35 Millionen Galaxien kartiert sein, was den Astronomen eine riesige Datenbibliothek zur Verfügung stellt.
„Da steckt viel Schönheit drin“ sagt der Astrophysiker Julien Guy vom Lawrence Berkeley National Laboratory in Kalifornien.
„In der Verteilung der Galaxien in der 3D-Karte gibt es riesige Galaxienhaufen, Filamente und Hohlräume.“ Sie sind die größten Bauwerke im Universum. Aber in ihnen findet man einen Abdruck des sehr frühen Universums und der Geschichte seiner seitdem erfolgten Expansion.“
DESI besteht aus 5.000 optischen Fasern, die jeweils einzeln von einem eigenen winzigen Roboter gesteuert und positioniert werden. Diese Fasern müssen auf 10 Mikrometer oder weniger als die Dicke eines menschlichen Haares genau positioniert werden, und sie fangen dann Lichtblicke ein, die aus dem Kosmos zur Erde gelangen.
Über dieses Fasernetzwerk nimmt das Instrument Farbspektrumbilder von Millionen von Galaxien auf, die mehr als ein Drittel des gesamten Himmels abdecken, und berechnet anschließend, wie viel Licht vorhanden war rotverschoben – das heißt, wie stark es aufgrund der Expansion des Universums in Richtung des roten Endes des Spektrums verschoben wurde.
Da es mehrere Milliarden Jahre dauern kann, bis dieses Licht die Erde erreicht, ist es möglich, Rotverschiebungsdaten zu verwenden, um die Tiefe des Universums zu erkennen: Je größer die Rotverschiebung, desto weiter ist etwas entfernt. Darüber hinaus können die von DESI kartierten Strukturen rückentwickelt werden, um die ursprüngliche Formation zu sehen, in der sie ursprünglich entstanden sind.
(D. Schlegel/Berkeley Lab/DESI-Daten)
Über: Ein Schnitt durch die 3D-Karte der Galaxien aus der abgeschlossenen Sloan Digital Sky Survey (links) und den ersten Monaten des Dark Energy Spectroscopic Instrument (rechts).
Das Hauptziel von DESI besteht darin, mehr über die dunkle Energie zu enthüllen, die vermutlich 70 Prozent des Universums ausmacht, und ihre Expansion zu beschleunigen. Diese dunkle Energie könnte Galaxien in eine unendliche Expansion treiben, dazu führen, dass sie in sich selbst zusammenfallen oder etwas dazwischen liegt – und Kosmologen sind bestrebt, die Optionen einzugrenzen.
„[DESI] wird uns helfen, nach Hinweisen über die Natur der dunklen Energie zu suchen“, sagte Carlos Frenk, ein Kosmologe von der Durham University im Vereinigten Königreich. sagte der BBC .
„Wir werden auch mehr darüber erfahren Dunkle Materie und welche Rolle es bei der Entstehung von Galaxien wie der Milchstraße und der Entwicklung des Universums spielt.“
Die bereits veröffentlichte 3D-Karte zeigt, dass Wissenschaftler nicht warten müssen, bis DESI seine Arbeit abgeschlossen hat, um von seinen tiefen Einblicken in den Weltraum zu profitieren. Andere DESI-gestützte Forschungsarbeiten untersuchen, ob kleinere Galaxien über eigene Galaxien verfügen Schwarze Löcher wie es bei größeren Galaxien der Fall ist.
Der beste Weg, einen zu erkennen schwarzes Loch Ziel ist es, das Gas, den Staub und andere Materialien zu identifizieren, die hineingezogen werden. In kleineren Galaxien ist das jedoch nicht leicht zu erkennen – etwas, bei dem die von DESI gesammelten hochpräzisen Spektrendaten helfen sollten.
Dann ist da noch das Studium von Quasare , besonders helle Galaxien, die von supermassereichen Schwarzen Löchern angetrieben werden und als Wegweiser durch Milliarden von Jahren der Weltraumgeschichte dienen. Mit DESI soll eine Hypothese rund um Quasare getestet werden: dass sie zunächst von einer Staubhülle umgeben sind, die im Laufe der Zeit abgetrieben wird.
Es wird angenommen, dass die Menge an Staub um einen Quasar die Farbe des von ihm abgegebenen Lichts beeinflusst, was es zu einer perfekten Aufgabe für DESI macht. Bis zum Abschluss seiner Untersuchung sollte das Instrument in der Lage sein, Informationen über rund 2,4 Millionen Quasare zu sammeln.
„DESI ist wirklich großartig, weil es viel schwächere und viel rötlichere Objekte aufnimmt“, sagt die Astronomin Victoria Fawcett von der Durham University.
„Wir finden ziemlich viele exotische Systeme, darunter große Proben seltener Objekte, die wir bisher einfach nicht im Detail untersuchen konnten.“
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