En 1998, les scientifiques ont découvert que l'expansion de l'univers s'accélère. Les physiciens ne savent pas comment ni pourquoi l'univers accélère vers l'extérieur, mais ils ont donné un nom à la force mystérieuse derrière ce phénomène :l'énergie noire.

Les scientifiques en savent beaucoup sur les effets de l'énergie noire, mais ils ne savent pas ce que c'est. Les cosmologistes estiment que 68 % de l'énergie totale de l'univers doit être constituée de cette substance. Une façon de mieux appréhender l'énergie noire et ses effets est de créer des cartes détaillées de l'univers, tracer son expansion. Scientifiques, les ingénieurs et les techniciens construisent actuellement l'instrument spectroscopique d'énergie noire, ou DESI, faire juste ça.

DESI aidera à créer la plus grande carte 3D de galaxies à ce jour, celui qui s'étendra sur un tiers du ciel entier, reculer de 11 milliards d'années-lumière, et enregistre environ 35 millions de galaxies et de quasars.

Il mesurera les spectres de lumière émanant des galaxies pour déterminer leurs distances par rapport à la Terre. D'autres enquêtes ont créé des cartes qui localisent les positions latérales des galaxies dans le ciel, mais les scientifiques utilisant DESI pourront prendre des mesures plus précises de leur distance par rapport à nous, créer de la haute résolution, Cartes en 3D.

DESI est actuellement installé au télescope Mayall de 4 mètres à l'observatoire national de Kitt Peak à Tucson, Arizona. Une fois l'installation terminée, il durera cinq ans.

Le projet DESI est géré au Lawrence Berkley National Laboratory (Berkeley Lab) du département américain de l'Énergie en Californie, et le Fermilab du DOE américain contribue à l'effort ambitieux avec des systèmes spécialisés pour collecter et analyser la lumière galactique.

"L'effort de collaboration pour construire DESI est un exemple de la façon dont la science s'appuie sur l'expertise de plusieurs institutions vers un objectif commun, celui vers lequel l'humanité se dirige toujours :comprendre les fondements de notre univers, " a déclaré Michael Levi de Berkeley Lab, Directeur de projet DESI.

L'une des pièces les plus importantes apportées par Fermilab est le barillet de correction DESI. Les collaborateurs du Fermilab ont conçu, construit et testé le canon, qui est à peu près la taille d'une cabine téléphonique. Il joue un rôle essentiel :maintenir les six lentilles géantes de DESI dans un alignement parfait. Pour assurer une précision parfaite, le barillet est conçu de manière à ce que les lentilles soient positionnées avec précision à la largeur d'un cheveu humain. Des collaborateurs de l'University College London ont récemment terminé d'installer les lentilles dans le canon, et l'ensemble sera bientôt hissé sur le télescope.

"Le canon doit être extrêmement précis, " dit Gaston Gutierrez, Scientifique du Fermilab gérant la construction du canon correcteur. "S'il y a un mauvais alignement des lentilles, l'erreur sera fortement amplifiée, et les images seront floues."

Fermilab a également conçu et construit de grandes structures qui supporteront une cage entourant le baril. Ceux-ci ont été livrés au Mayall en avril, et leur installation a commencé.

Pour convertir la lumière des galaxies en informations numériques pour analyse, DESI utilisera des versions de haute technologie des composants familiers des caméras portables typiques :dispositifs à couplage de charge, ou CCD. Fermilab a emballé et testé ces appareils sensibles avant de les livrer à Tucson.

Le travail de collecte de la lumière galactique appartient aux 5 de DESI, 000 câbles à fibres optiques, qui aidera à enregistrer les spectres de chaque galaxie. Pendant environ 20 minutes, chacune des fibres visera une seule galaxie et enregistrera son spectre. Ensuite, le télescope se déplacera vers une nouvelle position dans le ciel, et tous les 5, 000 fibres seront déplacées pour pointer vers de nouvelles galaxies. Fermilab développe le logiciel qui indique à l'instrument où dans le ciel pointer ces fibres. Sans cette automatisation, DESI ne serait pas en mesure de mesurer les millions d'objets qu'elle envisage d'étudier.

Pour bien comprendre les spectres que DESI collectera, les scientifiques doivent conserver des informations détaillées sur l'état de l'instrument et du télescope. En plus du canon DESI, Le Fermilab crée un journal de bord électronique et une base de données pour stocker les données opérationnelles des systèmes de contrôle des instruments. Ceux-ci seront utilisés pour garder une trace des informations sur les systèmes nécessaires pour faire fonctionner DESI, comme comment lire les CCD, diriger le télescope et s'assurer que l'appareil d'enregistrement des spectres fonctionne correctement.

prédécesseur de DESI, appelée Dark Energy Camera (DECam), est actuellement monté sur le télescope chilien Victor Blanco, le télescope jumeau du Mayall. En 2012, les chercheurs et les techniciens ont terminé la construction de DECam pour une utilisation dans le Dark Energy Survey de cinq ans, hébergé par Fermilab. Les mêmes scientifiques qui ont conçu DECam apportent leur expertise et leurs connaissances à DESI.

Le Dark Energy Survey et DECam servent de tremplin à DESI. Le projet DESI améliorera notre compréhension de la nature de l'énergie noire en utilisant les résultats du Dark Energy Survey comme référence. Les données de DECam aideront également DESI à trouver les galaxies afin que ce dernier puisse prendre des mesures de spectres plus précises pour déterminer le décalage vers le rouge de la galaxie :plus une galaxie est éloignée de nous, plus sa lumière est étirée et décalée dans le sens des longueurs d'onde plus rouges (plus longues), par l'expansion de l'univers.

"Pour l'enquête sur l'énergie noire, nous prenons juste des images, mais pour DESI nous pointons des fibres vers des galaxies et mesurons des spectres, " a déclaré Brenna Flaugher du Laboratoire Fermi, chef de projet du DES et l'un des principaux scientifiques du DESI. "Donc, c'est en quelque sorte le prochain niveau de résolution en redshift."

Les dernières pièces de DESI devraient être installées d'ici avril 2019, avec la première lumière prévue pour mai de cette année.

"DESI nous aidera à comprendre la nature de l'énergie noire, " a déclaré Flaugher. " Et cela conduira à une meilleure compréhension de l'évolution de notre univers. "