Nel 1998, gli scienziati hanno scoperto che l'espansione dell'universo sta accelerando. I fisici non sanno come o perché l'universo stia accelerando verso l'esterno, ma hanno dato un nome alla forza misteriosa dietro questo fenomeno:energia oscura.

Gli scienziati sanno molto sugli effetti dell'energia oscura, ma non sanno cosa sia. I cosmologi stimano che il 68 per cento dell'energia totale dell'universo debba essere costituito da questa sostanza. Un modo per padroneggiare meglio l'energia oscura e i suoi effetti è creare mappe dettagliate dell'universo, pianificandone l'espansione. Scienziati, ingegneri e tecnici stanno attualmente costruendo lo strumento spettroscopico per l'energia oscura, o DESI, fare proprio questo.

DESI contribuirà a creare la più grande mappa 3D delle galassie fino ad oggi, uno che occuperà un terzo dell'intero cielo, tornare indietro di 11 miliardi di anni luce, e registra circa 35 milioni di galassie e quasar.

Misurerà gli spettri di luce emanati dalle galassie per determinarne le distanze dalla Terra. Altre indagini hanno creato mappe che individuano le posizioni laterali delle galassie nel cielo, ma gli scienziati che utilizzano DESI saranno in grado di effettuare misurazioni più precise della loro distanza da noi, creazione ad alta risoluzione, mappe 3D.

DESI è attualmente in fase di installazione presso il Mayall 4-Meter Telescope presso il Kitt Peak National Observatory a Tucson, Arizona. Una volta completata l'installazione, durerà cinque anni.

Il progetto DESI è gestito presso il Lawrence Berkley National Laboratory (Berkeley Lab) del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti in California, e il Fermilab del DOE degli Stati Uniti sta contribuendo all'ambizioso sforzo con sistemi speciali per la raccolta e l'analisi della luce galattica.

"Lo sforzo collaborativo per costruire DESI è un esempio di come la scienza attinga all'esperienza di più istituzioni verso un obiettivo comune, uno verso cui l'umanità è sempre in movimento:comprendere i fondamenti del nostro universo, " ha detto Michael Levi di Berkeley Lab, Direttore del progetto DESI.

Uno dei pezzi più grandi a cui Fermilab sta contribuendo è il barilotto correttore DESI. I collaboratori del Fermilab hanno progettato, costruito e testato la canna, che ha all'incirca le dimensioni di una cabina telefonica. Svolge un ruolo fondamentale:tenere le sei lenti giganti di DESI in perfetto allineamento. Per garantire la massima precisione, il barilotto è progettato in modo che le lenti siano posizionate con precisione entro la larghezza di un capello umano. I collaboratori dell'University College di Londra hanno recentemente finito di installare le lenti nel barilotto, e l'intero ensemble sarà presto sollevato sul telescopio.

"La canna deve essere estremamente precisa, " disse Gaston Gutiérrez, Scienziato del Fermilab che gestisce la costruzione del cilindro correttore. "Se c'è un disallineamento delle lenti, l'errore sarà molto amplificato, e le immagini saranno sfocate."

Fermilab ha anche progettato e costruito grandi strutture che sosterranno una gabbia che circonda la canna. Questi sono stati consegnati al Mayall in aprile, e la loro installazione è iniziata.

Per convertire la luce delle galassie in informazioni digitali per l'analisi, DESI utilizzerà versioni high-tech dei componenti familiari nelle tipiche fotocamere portatili:dispositivi ad accoppiamento di carica, o CCD. Fermilab ha confezionato e testato questi dispositivi sensibili prima di consegnarli a Tucson.

Il compito di raccogliere la luce galattica appartiene ai 5 di DESI, 000 cavi in ​​fibra ottica, che aiuterà a registrare gli spettri di ogni galassia. Per circa 20 minuti, ognuna delle fibre punterà su una singola galassia e ne registrerà lo spettro. Quindi il telescopio si sposterà in una nuova posizione nel cielo, e tutti e 5, 000 fibre verranno spostate per puntare verso nuove galassie. Fermilab sta sviluppando il software che dice allo strumento dove nel cielo puntare quelle fibre. Senza questa automazione, DESI non sarebbe in grado di misurare i milioni di oggetti che intende studiare.

Per comprendere appieno gli spettri che DESI raccoglierà, gli scienziati devono conservare informazioni dettagliate sullo stato dello strumento e del telescopio. Oltre alla canna DESI, Fermilab sta creando un registro elettronico e un database per memorizzare i dati operativi dei sistemi di controllo dello strumento. Questi saranno utilizzati per tenere traccia delle informazioni sui sistemi necessari per far funzionare DESI, come leggere i CCD, dirigere il telescopio e assicurarsi che l'apparato per la registrazione degli spettri funzioni correttamente.

Il predecessore di DESI, chiamata Dark Energy Camera (DECam), è attualmente montato sul telescopio cileno Victor Blanco, il telescopio gemello del Mayall. Nel 2012, ricercatori e tecnici hanno completato la costruzione di DECam per l'uso nell'indagine quinquennale sull'energia oscura, affittato da Fermilab. Gli stessi scienziati che hanno progettato DECam stanno portando la loro esperienza e conoscenza a DESI.

The Dark Energy Survey e DECam servono come trampolini di lancio per DESI. Il progetto DESI migliorerà la nostra comprensione della natura dell'energia oscura utilizzando i risultati del Dark Energy Survey come base di riferimento. I dati di DECam aiuteranno anche DESI a trovare le galassie in modo che quest'ultima possa effettuare misurazioni dello spettro più precise per determinare lo spostamento verso il rosso della galassia:più una galassia è lontana da noi, più la sua luce è allungata e spostata nella direzione di lunghezze d'onda più rosse (più lunghe), dall'espansione dell'universo.

"Per l'indagine sull'energia oscura, stiamo solo scattando immagini, ma per DESI stiamo puntando le fibre verso le galassie e misurando gli spettri, " ha detto Brenna Flaugher del Fermilab, project manager di DES e uno dei principali scienziati per DESI. "Così, è una specie di livello successivo di risoluzione nel redshift."

Gli ultimi pezzi di DESI dovrebbero essere installati entro aprile 2019, con la prima luce prevista per maggio di quell'anno.

"DESI ci aiuterà a capire la natura dell'energia oscura, " ha detto Flaugher. "E questo porterà a una migliore comprensione dell'evoluzione del nostro universo."