Une image en mosaïque multicolore de l'amas massif de galaxies, Abell 370, situé dans la constellation Cetus - du nom d'un monstre marin dans la mythologie grecque. Les amas de galaxies sont les plus grandes structures de l'univers liées par la gravité, et se composent de milliers de galaxies et de grandes quantités de matière noire. Abell 370 s'est formé lorsque deux amas de galaxies moins massifs ont fusionné il y a des milliards d'années. Elle est à plus de 6,5 milliards d'années-lumière de la Terre. La mosaïque mesure environ 4,5 millions d'années-lumière de diamètre et a été construite à partir d'une imagerie optique profonde dans la huitième publication de données de Legacy Surveys. Crédit :John Moustakas/Collège de Sienne ; Équipe des anciens sondages
Il a fallu trois relevés du ciel menés à des télescopes sur deux continents, couvrant un tiers du ciel visible, et nécessitant près de 1, 000 nuits d'observation - pour se préparer à un nouveau projet qui créera la plus grande carte 3D des galaxies de l'univers et glanera de nouvelles informations sur l'expansion accélérée de l'univers.
Ce projet d'instrument spectroscopique à énergie noire (DESI) explorera cette expansion, entraîné par une propriété mystérieuse connue sous le nom d'énergie noire, en détail. Il pourrait également faire des découvertes inattendues au cours de sa mission de cinq ans.
Les sondages, qui s'est terminé en mars, ont amassé des images de plus d'1 milliard de galaxies et sont essentiels dans la sélection des objets célestes à cibler avec DESI, actuellement en construction en Arizona.
Le dernier lot de données d'imagerie de ces enquêtes, connu sous le nom de DR8, a été rendu public le 8 juillet, et un outil en ligne Sky Viewer offre une visite virtuelle de ces données. Une publication finale des données des enquêtes d'imagerie DESI est prévue plus tard cette année.
Les scientifiques sélectionneront environ 33 millions de galaxies et 2,4 millions de quasars parmi le plus grand ensemble d'objets imagés dans les trois relevés. Les quasars sont les objets les plus brillants de l'univers et on pense qu'ils contiennent des trous noirs supermassifs. DESI ciblera ces objets sélectionnés pour plusieurs mesures après son démarrage, qui est attendu en février 2020.
DESI mesurera chaque cible sur une gamme de différentes longueurs d'onde de lumière, connu sous le nom de spectre, de l'ensemble sélectionné de galaxies à plusieurs reprises au cours de sa mission. Ces mesures fourniront des détails sur leur distance et leur accélération loin de la Terre.
Une collection de 5, 000 robots pivotants, portant chacun un câble à fibre optique, pointera sur des ensembles d'objets du ciel présélectionnés pour recueillir leur lumière (voir une vidéo connexe) afin qu'elle puisse être divisée en différentes couleurs et analysée à l'aide d'une série d'appareils appelés spectrographes.
Cette carte montre les zones du ciel couvertes (en bleu) par trois enquêtes menées en préparation de DESI. Crédit :Université de l'Arizona
Trois sondages, 980 nuits
"Typiquement, lorsque vous demandez du temps sur un télescope, vous obtenez jusqu'à cinq nuits, " a déclaré David Schlegel, un scientifique du projet DESI au Lawrence Berkeley National Laboratory du département américain de l'Énergie (Berkeley Lab), qui est l'institution chef de file de la collaboration DESI. « Ces trois relevés d'imagerie ont totalisé 980 nuits, ce qui est un assez gros chiffre."
Les trois enquêtes d'imagerie pour DESI comprennent :
Les équipes d'enquête sur site - généralement deux chercheurs du projet DESI par nuit d'observation pour chacun des relevés - ont joué un rôle en quelque sorte de « sauveteur », dit Schlegel. "Quand quelque chose n'allait pas, ils étaient là pour le réparer - pour garder les yeux sur le ciel, " et les chercheurs travaillant à distance ont également aidé au dépannage.
Début mars, Eva-Maria Mueller, chercheur postdoctoral à l'Université de Portsmouth au Royaume-Uni, et Robert Blum, ancien directeur adjoint de l'Observatoire National d'Astronomie Optique (NOAO) qui gère les sites d'étude, étaient de service avec une petite équipe dans la salle de contrôle du télescope Victor Blanco de la NSF sur une montagne chilienne d'un kilomètre de haut pour la dernière nuit d'imagerie de l'enquête DECaLS.
Assis à plusieurs étages sous le télescope, Mueller et Blum ont visualisé des images en temps réel pour vérifier la position et la mise au point du télescope. Mueller, qui participait à un quart de travail de cinq nuits qui était son premier passage d'observation pour les enquêtes DESI, mentionné, "Cela a toujours été une sorte de rêve d'enfant."
Blum, qui avait passé de nombreuses soirées au télescope Blanco pour DECaLS, mentionné, "C'est vraiment excitant de penser à terminer cette phase." Il a noté que cette dernière nuit était axée sur le "nettoyage des petits trous" dans l'imagerie précédente. Blum occupe maintenant un nouveau rôle en tant que directeur des opérations par intérim pour le grand télescope d'enquête synoptique en cours d'installation au Chili.
Une image aérienne de l'observatoire interaméricain Cerro Tololo au Chili, avec le dôme argenté du télescope Blanco de 4 mètres illustré en bas à droite. Crédit :NOAO/AURA/NSF
Nouveau logiciel conçu pour les enquêtes DESI, et des équipements de positionnement précis sur les télescopes, a contribué à automatiser le processus de prise d'image, régler le temps d'exposition et les filtres et compenser les distorsions atmosphériques et autres facteurs pouvant affecter la qualité de l'image, Blum a noté. Au cours d'une soirée productive, il était courant de produire environ 150 à 200 images pour l'enquête DECaLS.
Expérience de cartographie cosmique cool
Les données des enquêtes ont été acheminées vers des superordinateurs du Centre national de calcul scientifique de la recherche sur l'énergie (NERSC) de Berkeley Lab, qui sera le principal entrepôt des données DESI.
Plus de 100 chercheurs ont participé aux quarts de nuit pour mener les enquêtes, dit Arjun Dey, le scientifique du projet NOAO pour DESI. Dey a été scientifique principal pour l'enquête MzLS et co-scientifique principal pour l'enquête DECaLS avec Schlegel.
"Nous construisons une carte détaillée de l'univers et mesurons son histoire d'expansion au cours des 10 à 12 derniers milliards d'années, " a déclaré Dey. " L'expérience DESI représente l'expérience de cartographie cosmique la plus détaillée - et certainement la plus cool - entreprise à ce jour. Bien que l'imagerie ait été réalisée pour le projet DESI, les données sont accessibles au public afin que tout le monde puisse profiter du ciel et explorer le cosmos."
Enquête BASS soutenue par une équipe mondiale
Fan de Xiaohui, un professeur d'astronomie de l'Université de l'Arizona qui était co-responsable de l'enquête BASS menée au télescope Bok de Kitt Peak, temps de visionnage coordonné par un groupe international qui comprenait les co-responsables du professeur Zhou Xu et du professeur agrégé Zou Hu, d'autres scientifiques des Observatoires astronomiques nationaux de Chine (NAOC), et des chercheurs de l'Université de l'Arizona et de toute la collaboration DESI.
BASS produit environ 100, 000 images au cours de ses quatre années de fonctionnement. Il a scanné une partie du ciel environ 13 fois plus grande que la Grande Ourse, partie de la constellation de la Grande Ourse.
Les télescopes Bok (à gauche) et Mayall à l'observatoire national de Kitt Peak près de Tucson, Arizona. DESI est actuellement en cours d'installation au télescope Mayall. Crédit :Michael A. Stecker
"C'est un bon exemple de la façon dont se fait une collaboration, " Fan a déclaré. "Grâce à ce partenariat international, nous amenions des gens du monde entier. C'est un bel aperçu de ce que sera l'observation avec DESI."
Fan a noté la réponse rapide de l'équipe DESI dans la mise à jour du matériel et du logiciel du télescope au cours de l'enquête.
« Cela s'est beaucoup amélioré en termes de contrôles automatisés, de focalisation et de réduction des données, " a-t-il dit. La plupart des images de l'enquête BASS ont été conclues en février, avec quelques images finales prises en mars.
Prochaines étapes vers l'achèvement de DESI
Toutes les images recueillies seront traitées par un code mathématique, appelé Tracteur, qui permet d'identifier toutes les galaxies étudiées et de mesurer leur luminosité.
Avec le test initial du canon correcteur massif, qui abrite le paquet de six grands miroirs DESI, début Avril, la prochaine étape majeure du projet sera la livraison, installation, et test de son plan focal, qui coiffe le télescope et abrite les positionneurs robotiques.
Dey, qui ont participé à des discussions formatives sur la nécessité d'une expérience comme DESI il y a près de 20 ans, mentionné, « C'est assez incroyable que notre petite équipe dévouée ait pu réaliser un sondage aussi important en si peu de temps. Nous sommes ravis de passer à la prochaine phase de ce projet ! »
