Ο μεγαλύτερος 2D χάρτης του Σύμπαντος: 5,6 τρισεκατομμύρια pixels και 4 δισεκατομμύρια γαλαξίες

Σύνοψη

• Δημιουργία του εκτενέστερου δισδιάστατου χάρτη του ουράνιου θόλου, αποτελούμενου από τον ασύλληπτο αριθμό των 5,6 τρισεκατομμυρίων pixels.
• Ακριβής καταγραφή περίπου 4 δισεκατομμυρίων κοσμικών αντικειμένων, με έμφαση σε μακρινούς γαλαξίες, άστρα και υπέρλαμπρα κβάζαρ.
• Αποτέλεσμα μίας εξαντλητικής παρατηρησιακής προσπάθειας έξι ετών στα πλαίσια του προγράμματος DESI Legacy Imaging Surveys, καταγράφοντας περισσότερες από 14.000 ώρες παρατήρησης.
• Συνδυασμός οπτικών και υπέρυθρων δεδομένων από τρία διαφορετικά τηλεσκόπια, συμπεριλαμβανομένων εγκαταστάσεων στη Χιλή και την Αριζόνα, καθώς και του δορυφόρου WISE της NASA.
• Ο πρωταρχικός στόχος των ερευνητών εστιάζεται στην παροχή των απαραίτητων θεμελιωδών δεδομένων για τη βαθύτερη μελέτη της σκοτεινής ενέργειας και της μηχανικής πίσω από την επιταχυνόμενη διαστολή του σύμπαντος.

Ο νέος δισδιάστατος χάρτης του Σύμπαντος από το πρόγραμμα DESI Legacy Imaging Surveys αποτελείται από 5,6 τρισεκατομμύρια pixels, καταγράφοντας λεπτομερώς 4 δισεκατομμύρια κοσμικά αντικείμενα. Συνδυάζοντας παρατηρησιακά δεδομένα έξι ετών από επίγεια τηλεσκόπια και δορυφορικές μετρήσεις, η χαρτογράφηση καλύπτει το ήμισυ του ουράνιου θόλου, προσφέροντας τον πλέον κρίσιμο όγκο δεδομένων για τη μελέτη της σκοτεινής ενέργειας.

Η επιστημονική κοινότητα προχώρησε στη δημοσίευση της ενδέκατης κατά σειρά συλλογής δεδομένων (Data Release 11), η οποία αποτελεί την πιο φιλόδοξη και τεχνικά περίπλοκη προσπάθεια οπτικής καταγραφής του Διαστήματος που έχει πραγματοποιηθεί ποτέ, αξιοποιώντας την υπολογιστική ισχύ σύγχρονων υπερυπολογιστών για τη σύνθεση εκατομμυρίων επιμέρους εικόνων. Η συγκεκριμένη χαρτογράφηση δεν αποτελεί απλώς μια φωτογραφική αποτύπωση, αλλά έναν εξαιρετικά πλούσιο κατάλογο δεδομένων που περιέχει ακριβείς συντεταγμένες, επίπεδα φωτεινότητας και χρωματικά φάσματα για δισεκατομμύρια γαλαξίες, επιτρέποντας στους αστροφυσικούς να στοχεύσουν με απόλυτη ακρίβεια τα αντικείμενα που χρήζουν περαιτέρω φασματοσκοπικής ανάλυσης.

Το πρόγραμμα Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI) βασίζεται σε αυτόν ακριβώς τον δισδιάστατο χάρτη προκειμένου να επιλέξει τα πιο ενδιαφέροντα κοσμικά σώματα και στη συνέχεια να μετρήσει την απόστασή τους από τη Γη, μετατρέποντας σταδιακά τον 2D χάρτη σε ένα τρισδιάστατο μοντέλο του σύμπαντος που αποκαλύπτει τη δομή του χωροχρόνου.

Βασικά δεδομένα της χαρτογράφησης

• Έκταση κάλυψης: 20.000 τετραγωνικές μοίρες του ουράνιου θόλου, αριθμός που αντιστοιχεί σχεδόν στο μισό του ορατού ουρανού από τον πλανήτη μας.
• Όγκος δεδομένων: Η αρχική συλλογή πληροφοριών ξεπέρασε τα αρκετά petabytes ακατέργαστων δεδομένων, τα οποία συμπιέστηκαν και επεξεργάστηκαν μέσω προηγμένων αλγορίθμων μηχανικής μάθησης για τον εντοπισμό και την ταξινόμηση των αντικειμένων.
• Εργαλεία συλλογής: Χρησιμοποιήθηκαν εξειδικευμένες κάμερες, όπως η Dark Energy Camera (DECam) στο τηλεσκόπιο Victor M. Blanco στη Χιλή και η κάμερα Mosaic3 στο τηλεσκόπιο Nicholas U. Mayall στην Αριζόνα.

Η αρχιτεκτονική της παρατήρησης και η συνεισφορά των οπτικών οργάνων

Η συγκέντρωση αυτού του τεράστιου όγκου δεδομένων απαίτησε την αρμονική συνεργασία πολλαπλών αστεροσκοπείων σε διαφορετικά γεωγραφικά μήκη και πλάτη, εξασφαλίζοντας ότι η παρατήρηση δεν θα παρεμποδίζεται από την ατμοσφαιρική παραμόρφωση ή τους περιορισμούς του οπτικού πεδίου ενός και μόνο ημισφαιρίου. Το τηλεσκόπιο Victor M. Blanco, εξοπλισμένο με τη θηριώδη Dark Energy Camera, ανέλαβε τη χαρτογράφηση του νότιου ουρανού, καταγράφοντας το φως που ταξίδευε για δισεκατομμύρια χρόνια στο κενό του διαστήματος προτού καταλήξει στους υπερευαίσθητους αισθητήρες CCD της διάταξης. Αντίστοιχα, το τηλεσκόπιο Nicholas U. Mayall στην Αριζόνα εστίασε στο βόρειο ημισφαίριο, ολοκληρώνοντας το παζλ της οπτικής παρατήρησης σε πολλαπλά μήκη κύματος.

Η πραγματική ειδοποιός διαφορά της νέας κυκλοφορίας δεδομένων (DR11) έγκειται στην ενσωμάτωση των υπέρυθρων μετρήσεων που προήλθαν από τον δορυφόρο WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) της NASA, ο οποίος σάρωσε τον ουρανό από το διάστημα αποφεύγοντας τις παρεμβολές της γήινης ατμόσφαιρας. Η προσθήκη του υπέρυθρου φάσματος είναι απολύτως κρίσιμη για την αστροφυσική έρευνα, καθώς επιτρέπει στους επιστήμονες να εντοπίσουν απομακρυσμένους γαλαξίες των οποίων το φως έχει μετατοπιστεί προς το ερυθρό άκρο του φάσματος (redshift) λόγω της επιταχυνόμενης απομάκρυνσης τους από τον γαλαξία μας. Χωρίς αυτά τα υπέρυθρα δεδομένα, ένα τεράστιο ποσοστό της ορατής μάζας του σύμπαντος θα παρέμενε εντελώς αόρατο στα συμβατικά οπτικά τηλεσκόπια, περιορίζοντας δραματικά την ακρίβεια των υπολογισμών για την κατανομή της ύλης.

Αποκωδικοποιώντας τη Σκοτεινή Ενέργεια

Ο απώτερος σκοπός πίσω από τη δημιουργία αυτού του κολοσσιαίου χάρτη των 5,6 τρισεκατομμυρίων pixels δεν είναι απλώς η αρχειοθέτηση του ουρανού, αλλά η επίλυση του μεγαλύτερου μυστηρίου της σύγχρονης κοσμολογίας, το οποίο δεν είναι άλλο από τη φύση της Σκοτεινής Ενέργειας. Η Σκοτεινή Ενέργεια, μια μυστηριώδης δύναμη που θεωρείται υπεύθυνη για την ολοένα και ταχύτερη διαστολή του Σύμπαντος, αποτελεί περίπου το 68% της συνολικής ενεργειακής πυκνότητας του Σύμπαντος, παρότι παραμένει αόρατη και μη ανιχνεύσιμη με άμεσους τρόπους.

Παρέχοντας τις ακριβείς συντεταγμένες 4 δισεκατομμυρίων γαλαξιών στον ουράνιο θόλο, το DESI Legacy Imaging Surveys προσφέρει τον καμβά πάνω στον οποίο το φασματομετρικό όργανο του DESI μπορεί να λειτουργήσει αποτελεσματικά, κατευθύνοντας τα 5.000 ρομποτικά του καλώδια οπτικών ινών ακριβώς πάνω στα επιλεγμένα αντικείμενα. Μέσα από αυτή τη διαδικασία, οι επιστήμονες είναι σε θέση να μετρήσουν τις βαρυονικές ακουστικές ταλαντώσεις, οι οποίες αποτελούν τα απομεινάρια των ηχητικών κυμάτων που διέτρεχαν το πρώιμο Σύμπαν. Η καταγραφή του τρόπου με τον οποίο αυτά τα «αποτυπώματα» έχουν κατανεμηθεί ανάμεσα στους γαλαξίες κατά την πάροδο του κοσμικού χρόνου, επιτρέπει στους ερευνητές να χαρτογραφήσουν τον ρυθμό διαστολής του Σύμπαντος σε διαφορετικές χρονικές περιόδους με πρωτοφανή ακρίβεια.

Μπορείτε να περιηγηθείτε στον χάρτη από εδώ.