Dopo aver scansionato in profondità circa un quarto dei cieli meridionali per sei anni e aver catalogato centinaia di milioni di galassie lontane, il Dark Energy Survey (DES) finirà di raccogliere i dati domani, il 9 gennaio.

Il sondaggio è una collaborazione internazionale che ha iniziato a mappare un 5, Area di 000 gradi quadrati del cielo il 31 agosto, 2013, in una ricerca per comprendere la natura dell'energia oscura, la forza misteriosa che sta accelerando l'espansione dell'universo. Usando la Dark Energy Camera, una fotocamera digitale da 520 megapixel finanziata dal Dipartimento di Energia degli Stati Uniti Office of Science e montata sul telescopio Blanco di 4 metri presso l'Osservatorio interamericano Cerro Tololo della National Science Foundation in Cile, gli scienziati di DES hanno raccolto dati su 758 notti in sei anni.

In quelle notti, hanno registrato dati da più di 300 milioni di galassie lontane. Più di 400 scienziati di oltre 25 istituzioni di tutto il mondo sono stati coinvolti nel progetto, che è ospitato dal Fermi National Accelerator Laboratory del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti. La collaborazione ha già prodotto circa 200 articoli accademici, con più a venire.

Secondo il direttore del DES Rich Kron, uno scienziato del Fermilab e dell'Università di Chicago, quei risultati e gli scienziati che li hanno resi possibili sono dove risiede gran parte della vera realizzazione del DES.

"Le prime generazioni di studenti e ricercatori post-dottorato sul DES stanno ora diventando docenti presso istituti di ricerca e sono coinvolti nelle prossime indagini del cielo, "Kron ha detto. "Il numero di pubblicazioni e le persone coinvolte sono una vera testimonianza di questo esperimento. Aiutare a lanciare così tante carriere è sempre stato parte del piano, ed ha avuto molto successo".

DES rimane una delle indagini più sensibili e complete di galassie lontane mai eseguite. La Dark Energy Camera è in grado di vedere la luce proveniente da galassie a miliardi di anni luce di distanza e catturarla con una qualità senza precedenti.

Secondo Alistair Walker del National Optical Astronomy Observatory, un membro del team DES e lo scienziato dello strumento DECam, equipaggiare il telescopio con la Dark Energy Camera lo ha trasformato in una macchina di rilevamento all'avanguardia.

"Decam era necessario per eseguire DES, ma ha anche creato un nuovo strumento di scoperta, dal sistema solare al lontano universo, " disse Walker. "Per esempio, 12 nuove lune di Giove sono state recentemente scoperte con DECam, e il rilevamento di lontane galassie che formano stelle nell'universo primordiale, quando l'universo era solo una piccola percentuale della sua età attuale, ha prodotto nuove intuizioni sulla fine delle ere oscure cosmiche."

Il sondaggio ha generato 50 terabyte (ovvero 50 milioni di megabyte) di dati durante le sue sei stagioni di osservazione. Tali dati vengono archiviati e analizzati presso il National Center for Supercomputing Applications (NCSA) presso l'Università dell'Illinois a Urbana-Champaign.

"Anche dopo che le osservazioni sono terminate, NCSA continuerà a supportare la produttività scientifica della collaborazione rilasciando dati raffinati e servendo i dati fino al 2020, " disse don Petravick, senior project manager per Dark Energy Survey presso NCSA.

Ora il compito di analizzare quei dati è al centro della scena. DES ha già pubblicato una gamma completa di documenti basati sul suo primo anno di dati, e gli scienziati si stanno ora tuffando nel ricco filone di immagini catalogate dei primi anni di dati, cercando indizi sulla natura dell'energia oscura.

Il primo passo in quel processo, secondo lo scienziato del Fermilab e dell'Università di Chicago Josh Frieman, ex direttore del DES, è trovare il segnale in tutto il rumore.

"Stiamo cercando di estrapolare il segnale dell'energia oscura su uno sfondo di ogni sorta di materiale non cosmologico che viene impresso sui dati, " Ha detto Frieman. "È un enorme sforzo in corso da parte di molte persone diverse in tutto il mondo".

La collaborazione DES continua a rilasciare risultati scientifici dal loro magazzino di dati, e gli scienziati discuteranno oggi i risultati recenti in una sessione speciale all'incontro invernale dell'American Astronomical Society a Seattle, 8 gennaio. I punti salienti degli anni precedenti includono:

• la misurazione più precisa della struttura della materia oscura nell'universo, quale, se confrontato con i risultati del fondo cosmico a microonde, permette agli scienziati di tracciare l'evoluzione del cosmo.
• la scoperta di molte altre galassie satelliti nane in orbita attorno alla nostra Via Lattea, che forniscono test di teorie della materia oscura.
• la creazione della mappa della materia oscura più accurata dell'universo.
• l'individuazione della supernova più lontana mai rilevata.
• la pubblicazione dei dati dei primi tre anni dell'indagine, consentendo agli astronomi di tutto il mondo di fare ulteriori scoperte.

Gli scienziati del DES hanno anche individuato la prima controparte visibile delle onde gravitazionali mai rilevata, una collisione di due stelle di neutroni avvenuta 130 milioni di anni fa. DES è stata una delle numerose ricognizioni del cielo che hanno rilevato questa sorgente di onde gravitazionali, aprendo le porte a un nuovo tipo di astronomia.

Recentemente DES ha pubblicato i suoi primi risultati cosmologici basati sulle supernovae (207 delle quali prese dai primi tre anni di dati DES) utilizzando un metodo che ha fornito la prima prova dell'accelerazione cosmica 20 anni fa. Nei prossimi anni sono attesi risultati più completi sull'energia oscura.

Il compito di raccogliere un'indagine così completa non è stata un'impresa da poco. Nel corso del sondaggio, centinaia di scienziati sono stati chiamati a lavorare con la telecamera in turni notturni supportati dal personale dell'osservatorio. Per organizzare questo sforzo, DES ha adottato alcuni dei principi degli esperimenti di fisica delle alte energie, in cui tutti coloro che lavorano all'esperimento sono coinvolti in qualche modo nel suo funzionamento.

"Questa modalità di funzionamento ha anche offerto a DES un'opportunità educativa, ", ha detto lo scienziato del Fermilab Tom Diehl, che gestiva le operazioni del DES. "Gli scienziati senior del DES sono stati abbinati a quelli inesperti per la formazione e, in tempo, trasmetterebbe questa conoscenza ad osservatori più giovani".

La struttura organizzativa del DES è stata inoltre progettata per offrire agli scienziati all'inizio della carriera preziose opportunità di avanzamento, dai workshop sulla scrittura di proposte di ricerca ai mentori che hanno aiutato a rivedere e modificare le domande di sovvenzione e di lavoro.

Antonella Palmese, un ricercatore associato post-dottorato al Fermilab, è arrivata al Cerro Tololo come studentessa laureata presso l'University College di Londra nel 2015. Si è rapidamente informata ed è tornata nel 2017 e nel 2018 come osservatrice esperta. Ha anche lavorato come rappresentante per gli scienziati all'inizio della carriera, aiutando ad assistere coloro che per primi lasciano il segno con DES.

"Lavorare con DES mi ha messo in contatto con molti straordinari scienziati provenienti da tutto il mondo, "Ha detto Palmese. "È una collaborazione speciale perché ti senti sempre come una parte necessaria dell'esperimento. C'è sempre qualcosa di utile che puoi fare per la collaborazione e per la tua ricerca."

La Dark Energy Camera rimarrà montata sul telescopio Blanco al Cerro Tololo per altri 5-10 anni e continuerà ad essere uno strumento utile per le collaborazioni scientifiche in tutto il mondo. Il direttore dell'Osservatorio interamericano di Cerro Tololo Steve Heathcote prevede un brillante futuro per DECam.

"Sebbene l'acquisizione di dati per DES stia per finire, DECam continuerà la sua esplorazione dell'universo dal telescopio Blanco e si prevede che rimarrà un "motore di scoperta" in prima linea per molti anni, "Ha detto Heathcote.

La collaborazione DES si concentrerà ora sulla generazione di nuovi risultati dai suoi sei anni di dati, comprese nuove intuizioni sull'energia oscura. Con un'era alla fine, la prossima era dell'indagine sull'energia oscura è appena iniziata.