Gli astronomi, utilizzando le immagini dell'Osservatorio nazionale di Kitt Peak e dell'Osservatorio interamericano di Cerro Tololo, hanno creato la più grande mappa del cielo mai realizzata, comprende oltre un miliardo di galassie. Il nono e ultimo rilascio di dati dall'ambizioso DESI Legacy Imaging Surveys pone le basi per un'indagine rivoluzionaria di 5 anni con il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), che mira a fornire nuove intuizioni sulla natura dell'energia oscura. La mappa è stata rilasciata oggi al meeting di gennaio 2021 dell'American Astronomical Society.

Per millenni gli esseri umani hanno utilizzato le mappe per comprendere e navigare nel nostro mondo e contestualizzarsi:ci affidiamo alle mappe per mostrarci dove siamo, da dove veniamo, e dove stiamo andando. Le mappe astronomiche continuano questa tradizione su vasta scala. Ci localizzano nel cosmo e raccontano la storia e il destino dell'Universo:si espanderà per sempre, l'espansione attualmente in accelerazione a causa di una quantità sconosciuta chiamata energia oscura. Le mappe astronomiche possono aiutare a spiegare cos'è questa energia oscura e perché esiste.

Sfruttare questa possibilità richiede una mappa senza precedenti, una che traccia le galassie deboli in modo più uniforme e su un'area di cielo più ampia che mai. Per vincere questa sfida, gli astronomi hanno ora creato una nuova mappa bidimensionale del cielo che è la più grande mai realizzata in termini di copertura del cielo, sensibilità, e il numero totale di galassie mappate.

Tra gli oltre 1 miliardo di galassie sulla mappa, gli astronomi selezioneranno decine di milioni di galassie per ulteriori studi con il Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), per costruire la più grande mappa 3D mai tentata. I risultati dell'indagine DESI, che si svolgerà presso il Kitt Peak National Observatory (KPNO), un programma del NOIRLab della National Science Foundation, alla fine fornirà nuove intuizioni sulla natura dell'energia oscura.

La nuova mappa è il risultato dei DESI Legacy Imaging Surveys, un ambizioso sforzo di 6 anni che coinvolge 1405 notti di osservazione a tre telescopi, anni di dati da un telescopio spaziale, 150 osservatori e altri 50 ricercatori da tutto il mondo, 1 petabyte di dati (1000 trilioni di byte), e 100 milioni di ore di CPU su uno dei computer più potenti del mondo. Le immagini sono state scattate al KPNO e all'Osservatorio interamericano di Cerro Tololo (CTIO), anche un Programma di NOIRLab, e integrato da immagini della missione Wide-field Infrared Survey Explorer (WISE) della NASA. I dati sono stati ridotti al National Energy Research Scientific Computing Center (NERSC) del Berkeley Lab.

La mappa copre metà del cielo, tentacolare digitalmente oltre 10 trilioni di pixel, che equivale a un mosaico di 833, 000 foto da smartphone ad alta risoluzione, ed è uno dei più uniformi, indagini profonde del cielo mai intraprese. "Questa è la mappa più grande di quasi tutte le misure, " ha detto David Schlegel, scienziato co-progetto per DESI che ha anche co-diretto il progetto di imaging. Schlegel è un astrofisico presso il Lawrence Berkeley National Laboratory del Department of Energy (Berkeley Lab), l'istituzione capofila della collaborazione internazionale DESI.

Arjun Dey, il Project Scientist DESI per NOIRLab, co-condotto due dei tre sondaggi di imaging, servendo come scienziato capo per il Mayall z-band Legacy Survey (MzLS) osservato dalla telecamera Mosaic3 sul telescopio da 4 metri Nicholas U. Mayall al KPNO, e come scienziato co-leader con Schlegel per il Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) su DECam sul telescopio da 4 metri Víctor M. Blanco al CTIO in Cile.

Il terzo rilevamento è il Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) osservato dalla telecamera 90Prime sul telescopio Bok da 2,3 metri, che è di proprietà e gestito dall'Università dell'Arizona e si trova a KPNO.

Lo sforzo collettivo delle tre indagini, Dey ha detto, "era uno dei più uniformi, indagini profonde del cielo che siano mai state intraprese. È stato davvero emozionante partecipare".

La collaborazione DESI selezionerà 35 milioni di galassie e 2,4 milioni di quasar nella mappa, alcuni distanti fino a 12 miliardi di anni luce, come obiettivi per l'indagine DESI. In cinque anni di attività, DESI creerà una gigantesca mappa 3D dell'Universo misurando le distanze delle galassie e la velocità con cui si stanno allontanando da noi. Per effettuare queste misurazioni, DESI prenderà l'impronta digitale di una galassia misurandone lo spettro:la luce delle singole galassie sarà dispersa in sottili bande di colore.

Catturare gli spettri di così tante galassie così rapidamente richiede un alto grado di automazione. DESI-dotato di un array di 5000 orientabili, robot automatizzati, ciascuno dotato di un sottile cavo in fibra ottica che può puntare a singole galassie, è progettato per misurare gli spettri di 5000 galassie alla volta. I risultati alla fine forniranno nuove intuizioni sulla misteriosa energia oscura che sta guidando l'espansione accelerata dell'Universo.

La ricerca per comprendere la natura dell'energia oscura ha portato a grandi opportunità di scoperta in altre aree dell'astronomia. Adam Bolton, Direttore del Community Science and Data Center di NOIRLab, ha spiegato:"Per risolvere alcuni dei più grandi misteri della fisica fondamentale oggi, siamo spinti a creare enormi database digitali di stelle e galassie, che a loro volta consentono un nuovo approccio di data mining per fare ulteriori scoperte astronomiche".

Con il completamento dei sondaggi DESI Legacy Imaging, tutti i dati sono stati rilasciati alla comunità scientifica e al pubblico. Questo rilascio di dati finali, noto come Data Release 9, è stato preceduto da altri otto rilasci di dati intermedi.

NOIRLab ospiterà questi prodotti di dati nell'Astro Data Archive, dalle immagini originali scattate ai telescopi ai cataloghi che riportano le posizioni e altre proprietà di stelle e galassie. Astro Data Lab serve anche i cataloghi come banche dati, che gli astronomi possono facilmente analizzare utilizzando gli strumenti e i servizi di Astro Data Lab, e confrontarli con altri set di dati, dando più opportunità di scoperta. Inoltre, Astro Data Lab fornisce agli astronomi esempi di applicazioni scientifiche e tutorial per assisterli nella loro ricerca. I dati del DESI Legacy Imaging Surveys sono già stati utilizzati per molti altri progetti di ricerca, compresi gli sforzi della scienza dei cittadini che utilizzano la saggezza delle folle.