Спектроскопический прибор темной энергии
 DESI установлен на 4-метровом телескопе Николаса У. Мэйолла в Национальной обсерватории Китт-Пик. | |
| Альтернативные названия | ХОТЯ |
|---|---|
| Часть | Национальная обсерватория Китт-Пик Телескоп Николаса У. Мэйолла  |
| Местоположение(а) | Китт Пик , Аризона |
| Координаты | 31 ° 57'51 ″ с.ш. 111 ° 36'00 ″ з.д. / 31,96406 ° с.ш. 111,6 ° з.д. |
| Организация | Национальная лаборатория Лоуренса Беркли |
| Высота | 2100 м (6900 футов) |
| Длина волны | 360 нм (830 ТГц)–980 нм (310 ТГц) |
| Построен | 2015– |
| Первый свет | 2019 |
| Стиль телескопа | научный инструмент спектрометр |
| Веб-сайт | хотя |
  Расположение спектроскопического прибора темной энергии | |
 Соответствующие СМИ на сайте Commons | |
Спектроскопический прибор темной энергии ( DESI ) — научно-исследовательский инструмент для проведения спектрографических астрономических исследований далеких галактик . Его основными компонентами являются фокальная плоскость, содержащая 5000 роботов, позиционирующих волокна, и набор спектрографов , питающихся от волокон. Прибор позволяет провести эксперимент по исследованию истории расширения Вселенной и загадочной физики темной энергии . [1] [2] Основное исследование DESI началось в мае 2021 года. DESI расположен на высоте 6880 футов (2100 м), где он был модернизирован на телескопе Мэйолл на вершине пика Китт в пустыне Сонора , который расположен на расстоянии 55 миль (89 км). из Тусона, Аризона , США.
Прибор эксплуатируется Национальной лабораторией Лоуренса в Беркли при финансовой поддержке энергетики США Министерства Управления науки . Строительство прибора в основном финансировалось энергетики США Министерства Управлением науки и другими многочисленными источниками, включая Национальный научный фонд США Великобритании , Совет по науке и технологиям Франции , Комиссию по альтернативной энергетике и атомной энергии Мексики. , Национальный совет Министерства науки и технологий Испании , Министерства науки и инноваций , Фонда Гордона и Бетти Мур , Фонда Хейсинг-Саймонс и сотрудничающих учреждений по всему миру. [3] [4]
Научные цели
[ редактировать ]
История расширения и крупномасштабная структура Вселенной являются ключевыми предсказаниями космологических моделей , а наблюдения DESI позволят ученым исследовать различные аспекты космологии, от темной энергии до альтернатив Общей теории относительности , масс нейтрино и ранней Вселенной. Данные DESI будут использованы для создания трехмерных карт распределения материи, охватывающих беспрецедентный объем Вселенной с беспрецедентной детализацией. Это позволит лучше понять природу темной энергии и установить, вызвано ли космическое ускорение модификацией общей теории относительности космического масштаба. DESI изменит понимание темной энергии и скорости расширения Вселенной в ранние времена, одной из величайших загадок в понимании физических законов.
DESI будет измерять историю расширения Вселенной, используя барионные акустические колебания (BAO), запечатленные в скоплениях галактик, квазаров и межгалактической среде. [5] Метод BAO — это надежный способ извлечь информацию о космологическом расстоянии из кластеров материи и галактик. Он опирается только на очень крупномасштабную структуру и делает это таким образом, что позволяет ученым отделить акустический пик сигнатуры БАО от неопределенностей в большинстве систематических ошибок в данных. БАО был определен в отчете Целевой группы по темной энергии за 2006 год как один из ключевых методов изучения темной энергии. [6] В мае 2014 года Консультативная группа по физике высоких энергий, федеральный консультативный комитет, созданный по заказу Министерства энергетики США (DOE) и Национального научного фонда (NSF), одобрила DESI. [7]
3D карта Вселенной
[ редактировать ]
Метод барионных акустических колебаний требует трехмерной карты далеких галактик и квазаров, созданной на основе информации об углах и красном смещении большой статистической выборки космологически удаленных объектов. Получая спектры далеких галактик, можно определить расстояние до них путем измерения их спектроскопического красного смещения и, таким образом, создать трехмерную карту Вселенной. [10] Трехмерная карта крупномасштабной структуры Вселенной также содержит больше информации о темной энергии, чем просто БАО, и чувствительна к массе нейтрино и параметрам, которые управляли первичной Вселенной. Ожидается, что в ходе пятилетнего исследования, которое началось 15 мая 2021 года, эксперимент DESI позволит наблюдать 40 миллионов галактик и квазаров. [11]
Разработка
[ редактировать ]Инструмент DESI реализует новый высокомультиплексированный оптический спектрограф на телескопе Мэйолл. [12] Новая конструкция оптического корректора создает очень большое поле зрения неба площадью 8,0 квадратных градусов, которое в сочетании с новыми приборами в фокальной плоскости весит около 10 тонн. В фокальной плоскости размещено 5000 небольших позиционеров волокон, управляемых компьютером, с шагом 10,4 мм. Вся фокальная плоскость может быть перенастроена для следующей экспозиции менее чем за две минуты, пока телескоп поворачивается к следующему полю. Прибор DESI способен одновременно снимать 5000 спектров в диапазоне длин волн от 360 до 980 нм. В объем проекта DESI входили строительство, монтаж и ввод в эксплуатацию нового широкоугольного корректора и опорной конструкции корректора для телескопа, узла фокальной плоскости с 5000 роботизированными волоконно-оптическими позиционерами и десятью датчиками направления/фокусировки/выравнивания, а также 40-метрового оптоволоконного кабеля. кабельная система, передающая свет из фокальной плоскости на спектрографы, десять трехлучевых спектрографов, система управления прибором и конвейер анализа данных.
Изготовлением приборов руководила Национальная лаборатория Лоуренса Беркли , которая контролирует проведение эксперимента, включая международное научное сотрудничество с участием 600 человек. Стоимость строительства составила 56 миллионов долларов США от энергетики США Министерства Управления науки плюс дополнительные 19 миллионов долларов США из других нефедеральных источников, включая взносы натурой. В настоящее время руководство DESI состоит из директора д-ра Майкла Э. Леви, представителей сотрудничества проф. Кайла Доусона и д-ра Натали Паланк-Делабруй , ученых проекта д-ра Дэвида Дж. Шлегеля и д-ра Жюльена Ги, менеджера проекта д-ра Патрик Елински, ученые-инструментальщики профессор Клаус Хонсхайд и профессор Констанс Рокози . В прошлом представителями сотрудничества были профессор Даниэль Эйзенштейн и профессор Риса Векслер .
Министерство энергетики одобрило CD-0 (Потребность в миссии) 18 сентября 2012 г., утвердило CD-1 (Альтернативный выбор и диапазон затрат) 19 марта 2015 г. и CD-2 (Базовый план производительности) 17 сентября 2015 г. Конгресс утвердил запуск DESI в качестве нового основного оборудования был предусмотрен в законодательстве об ассигнованиях на энергетику и воду на 2015 финансовый год. Строительство нового прибора началось 22 июня 2016 года с одобрения CD-3 (Начало строительства) и было в основном собрано к 2019 году, а ввод в эксплуатацию завершился 21 марта 2020 года, накануне пандемии, что ознаменовало формальное завершение проекта (CD-4). ). [13] DESI был завершен в рамках бюджета на 1,9 миллиона долларов и на 17 месяцев раньше запланированного срока. Как следствие, проект получил награду Министерства энергетики США за выдающиеся достижения в области управления проектами в 2020 году. [14] После паузы из-за пандемии и перехода к удаленным операциям DESI вернулась к исследовательским операциям в декабре 2020 года, проведя заключительный этап проверки и проверки перед началом запланированного пятилетнего исследования. Пятилетнее исследование началось 14 мая 2021 года. [15] Летом 2022 года DESI был остановлен на три месяца из-за пожара в Контрерасе, охватившего Китт-Пик. DESI не пострадал и сейчас собирает научные данные. [16]
Исследования устаревших изображений DESI
[ редактировать ]Чтобы обеспечить цели для обзора DESI, три телескопа обследовали северную и часть южного неба в диапазонах g, r и z . Этими исследованиями были Обзор неба Пекин-Аризона (BASS) с использованием 2,3-метрового телескопа Bok , Обзор наследия камеры темной энергии (DECaLS) с использованием 4-метрового телескопа Blanco и Обзор наследия Mayall z-band (MzLS) с использованием 4-метровый телескоп Мейолла . Площадь съемок составляет 14 000 квадратных градусов (около трети неба) и не попадает в Млечный Путь. Эти опросы были объединены в опросы DESI Legacy Imaging Surveys или Legacy Surveys. [17] [18] Цветные изображения опроса можно просмотреть в браузере Legacy Survey Sky Browser . [19] Исследование наследия охватывает 16 000 квадратных градусов ночного неба и содержит 1,6 миллиарда объектов, включая галактики и квазары, существовавшие до 11 миллиардов лет назад.
История
[ редактировать ]DESI получил добро на начало исследований и разработок по проекту в декабре 2012 года, назначив Национальную лабораторию Лоуренса Беркли управляющей лабораторией. Доктор Майкл Леви, старший научный сотрудник Национальной лаборатории Лоуренса в Беркли, был назначен лабораторией директором проекта DESI и занимал эту должность с 2012 года и на протяжении всего строительства. Генри Хитдеркс был менеджером проекта с 2013 по 2016 год, Роберт Безунер был менеджером проекта с 2016 по 2020 год. Разрешение Конгресса было получено в 2015 году, а энергетики США Министерства Управление науки одобрило начало физического строительства в июне 2016 года. Первый свет новой системы корректора было получено в ночь на 1 апреля 2019 года, а первый свет всего прибора был достигнут в ночь на 22 октября 2019 года. Ввод в эксплуатацию последовал после первых лучей света и был завершен в марте 2020 года, затем был приостановлен во время пандемии в 2020 году. [20] DESI начал свое пятилетнее основное научное исследование 14 мая 2021 года. DESI в настоящее время работает нормально после того, как пережил пожар Контрерас в 2022 году. [21]
DESI установлен на 4-метровом телескопе Николаса У. Мэйолла в Национальной обсерватории Китт-Пик.
Разрез фокальной плоскости DESI
Одна из четырех больших линз корректора DESI.
Публикации данных
[ редактировать ]
Доступ ко всем общедоступным данным, включая каталоги красного смещения, дополнительные каталоги и документацию, можно получить через портал DESI sata. Лица, имеющие учетные записи в Национальном научно-вычислительном центре энергетических исследований (NERSC), могут получить доступ ко всей общедоступной части данных DESI. Каталоги DESI также существуют в формате базы данных. Для удобства копии общедоступных баз данных также размещаются на научной платформе NOIRLab Astro Data Lab и с помощью лаборатории SPectral Analysis and Retrivable Catalog Lab (SPARCL). [22] Один из простых способов получить онлайн-спектры DESI — использовать устаревшую программу просмотра DESI Legacy Imaging Surveys. [23] Пользователи должны установить флажок для спектров DESI и щелкнуть окруженную галактику или звезду, чтобы отобразилась ссылка на программу просмотра спектров DESI. [24] Спектр можно просмотреть в программе DESI Spectral Viewer. [25] (см. «Внешние ссылки» в разделе «Индекс | устаревшие опросы»).
Ранний выпуск данных
[ редактировать ]13 июня 2023 года было объявлено о выпуске ранних данных DESI (EDR). [26] EDR содержит спектры почти двух миллионов галактик, квазаров и звезд . [22] Один из первых результатов EDR был объявлен в феврале 2023 года и описал массовую миграцию звезд в Галактику Андромеды . [27] EDR также выявил очень далекие квазары и звезды с очень низким содержанием металлов . [22] [28]
Возможно, развиваются уровни темной энергии.
[ редактировать ]Судя по уровню детализации, который можно наблюдать, была создана самая большая на данный момент трехмерная карта Вселенной (2024 г.). [29] Основываясь на этих точных данных, директор DESI Майкл Леви заявил:
Мы также видим некоторые потенциально интересные различия, которые могут указывать на то, что темная энергия развивается с течением времени. Они могут исчезнуть, а могут и не исчезнуть с дополнительными данными, поэтому мы рады скоро начать анализировать наш набор данных за три года. [30]
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Бебек, CJ, изд. (15 июня 2015 г.). «Отчет о дизайне DESI» . Архивировано из оригинала 31 марта 2019 г. Проверено 12 февраля 2016 г.
- ^ Пултарова, Тереза (16 февраля 2018 г.). «Как 5000 роботов размером с карандаш могут разгадать тайны Вселенной» . Живая наука .
- ^ Робертс-младший, Глен (28 октября 2019 г.). «DESI открывает свои 5000 глаз, чтобы запечатлеть цвета космоса» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 3 февраля 2020 г.
- ↑ Телескоп отслеживает 35 миллионов галактик в ходе охоты на темную энергию , отчет BBC Science, 28 октября 2019 г.
- ^ Со, Хи Чон; Эйзенштейн, Дэниел Дж. (2003). «Исследование темной энергии с помощью барионных акустических колебаний на основе будущих исследований красного смещения больших галактик». Астрофизический журнал . 598 (2): 720–740. arXiv : astro-ph/0307460 . Бибкод : 2003ApJ...598..720S . дои : 10.1086/379122 . S2CID 13849508 .
- ^ Альбрехт, Андреас; и др. (2006). «Отчет оперативной группы по темной энергии». arXiv : astro-ph/0609591 .
- ^ «Строительство для открытий: стратегический план физики элементарных частиц в США в глобальном контексте» (PDF) . Май 2014.
- ^ «DESI в Китт-Пике нанес на карту больше галактик, чем все предыдущие 3D-исследования вместе взятые: спектроскопический прибор темной энергии Министерства энергетики США зарегистрировал 7,5 миллионов измеренных красных смещений галактик» . www.noirlab.edu . Проверено 19 января 2022 г.
- ^ «Сравнение полного Слоановского цифрового обзора неба и первых данных DESI» . www.noirlab.edu . Проверено 19 января 2022 г.
- ^ Эйзенштейн, Дэниел; и др. (2005). «Обнаружение барионного акустического пика в крупномасштабной корреляционной функции светящихся красных галактик SDSS». Астрофизический журнал . 633 (2): 560–574. arXiv : astro-ph/0501171 . Бибкод : 2005ApJ...633..560E . дои : 10.1086/466512 . S2CID 4834543 .
- ^ «Проект 3D-картографии галактик вступает в стадию строительства» . 09.08.2016.
- ^ Леви, Майкл; и др. (4 августа 2013 г.). «Эксперимент DESI». arXiv : 1308.0847 [ astro-ph.CO ].
- ^ Пройсс, Пауль (21 сентября 2015 г.). «DESI, амбициозный исследователь темной энергии, достигает своей следующей важной вехи» .
- ^ «Управление науки награждает успешные команды по управлению проектами» . Energy.gov.ru . Проверено 26 октября 2022 г.
- ^ Шульц, Билл (17 мая 2021 г.). «Успешный запуск спектроскопического прибора темной энергии (DESI) последовал за рекордным испытательным запуском - лаборатория Беркли» . Центр новостей . Проверено 26 октября 2022 г.
- ^ Бирон, Лорен (07 октября 2022 г.). «После пожара и муссонов DESI возобновляет каталогизацию космоса» . Центр новостей . Проверено 26 октября 2022 г.
- ^ Дей, Арджун; Шлегель, Дэвид Дж.; Лэнг, Дастин; Блюм, Роберт; Берли, Кайлан; Фань, Сяохуэй; Финдли, Джозеф Р.; Финкбайнер, Дуг; Эррера, Дэвид; Джуно, Стефани; Ландрио, Мартин (май 2019 г.). «Обзор исследований устаревших изображений DESI» . Астрономический журнал . 157 (5): 168. arXiv : 1804.08657 . Бибкод : 2019AJ....157..168D . дои : 10.3847/1538-3881/ab089d . HDL : 10150/633730 . ISSN 0004-6256 . S2CID 56335994 .
- ^ «Индекс» . Обзор наследия . 08.11.2012 . Проверено 4 февраля 2020 г.
- ^ «Устаревший браузер Survey Sky Browser» . www.legacysurvey.org . Проверено 4 февраля 2020 г.
- ^ Линкольн, Дон. «Суперновый телескоп впервые открывает глаза» . Форбс . Проверено 9 ноября 2019 г.
- ^ Хилл, Саманта (26 октября 2022 г.). «Национальная обсерватория Китт-Пик в основном работает после пожара» . Астрономия.com . Проверено 26 октября 2022 г.
- ^ Jump up to: а б с «Почти два миллиона галактик, квазаров и звезд содержатся в ранних данных DESI — первая небольшая часть гигантского космического исследования опубликована и теперь доступна через Лабораторию Министерства энергетики США в Беркли, а часть размещена в Лаборатории астроданных NOIRLab» . noirlab.edu . Проверено 13 июня 2023 г.
- ^ Опрос, Наследие (02 сентября 2022 г.). «Индекс» . Обзор наследия . Проверено 13 апреля 2024 г.
- ^ «Устаревший браузер Survey Sky Browser с включенным ранним выпуском данных DESI (в центре которого находится галактика IC 753)» . www.legacysurvey.org . Проверено 13 июня 2023 г.
- ^ "Спектральный просмотрщик DESI (Спектр галактики IC 753)" . www.legacysurvey.org . Проверено 13 июня 2023 г.
- ^ Бирон, Лорен (13 июня 2023 г.). «Ранние данные DESI содержат почти два миллиона объектов» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 16 июня 2023 г.
- ^ «Следы галактической иммиграции обнаружены в галактике Андромеды: спектроскопический прибор темной энергии обнаруживает убедительные доказательства массовой миграции звезд в галактику, отличную от Млечного Пути» . noirlab.edu . Проверено 13 июня 2023 г.
- ^ Альенде Прието, Карлос; Агуадо, Дэвид С.; Гонсалес Эрнандес, Хоней И.; Реболо, Рафаэль; Наджита, Джоан; Мансер, Кристофер Дж.; Рокози, Констанция; Слепян, Закари; Мескуа, Мар ; Валлури, Моника; Эззеддин, Рана; Копосов Сергей Евгеньевич; Купер, Эндрю П.; Говорит, Арджун; Генсике, Борис Т. (01 июня 2023 г.). «Последующие наблюдения GTC за звездами-кандидатами с очень плохим металлом из DESI» . Астрофизический журнал . 957 (2): 76. arXiv : 2306.06321 . Бибкод : 2023ApJ...957...76A . дои : 10.3847/1538-4357/acfa96 .
- ^ Клоу, Дуглас; Симард, Люк (2002), Первые результаты исследования отдаленных кластеров ESO , Симпозиумы по астрофизике ESO, Берлин/Гейдельберг: Springer-Verlag, стр. 69–74, doi : 10.1007/10856495_8 , ISBN 3-540-43769-Х , получено 13 апреля 2024 г.
- ^ Бирон, Лорен (4 апреля 2024 г.). «Первые результаты DESI позволяют наиболее точно измерить нашу расширяющуюся Вселенную» . Национальная лаборатория Лоуренса Беркли . Проверено 15 апреля 2024 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]
- Официальный сайт DESI
- Индекс| Обзор наследия
- Устаревший браузер Survey Sky
- Научный окончательный отчет о проектировании
- Окончательный отчет о проектировании прибора
- Ключевые публикации
- ХОТЯ дата
- Телескоп отслеживает 35 миллионов галактик в поисках темной энергии , отчет BBC Science, 28 октября 2019 г.