Les astronomes utilisant des images de l'observatoire national de Kitt Peak et de l'observatoire interaméricain Cerro Tololo ont créé la plus grande carte du ciel jamais créée. comprenant plus d'un milliard de galaxies. La neuvième et dernière publication des données de l'ambitieux DESI Legacy Imaging Surveys ouvre la voie à une étude révolutionnaire de 5 ans avec le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), qui vise à fournir de nouvelles informations sur la nature de l'énergie noire. La carte a été publiée aujourd'hui lors de la réunion de janvier 2021 de l'American Astronomical Society.

Pendant des millénaires, les humains ont utilisé des cartes pour comprendre et naviguer dans notre monde et se mettre en contexte :nous nous appuyons sur des cartes pour nous montrer où nous sommes, d'où nous venons, et où nous allons. Les cartes astronomiques perpétuent cette tradition à grande échelle. Ils nous situent dans le cosmos et racontent l'histoire et le destin de l'Univers :il s'étendra pour toujours, l'expansion s'accélère actuellement à cause d'une quantité inconnue appelée énergie noire. Les cartes astronomiques peuvent aider à expliquer ce qu'est cette énergie noire et pourquoi elle existe.

Capitaliser sur cette possibilité nécessite une carte sans précédent, une carte qui trace les galaxies faibles de manière plus uniforme et sur une plus grande zone du ciel que jamais auparavant. Pour relever ce défi, les astronomes ont maintenant créé une nouvelle carte du ciel en deux dimensions qui est la plus grande jamais réalisée en termes de couverture du ciel, sensibilité, et le nombre total de galaxies cartographiées.

Parmi les plus d'un milliard de galaxies de la carte, les astronomes sélectionneront des dizaines de millions de galaxies pour une étude plus approfondie avec le Dark Energy Spectroscopic Instrument (DESI), afin de construire la plus grande carte 3D jamais tentée. Les résultats de l'enquête DESI, qui sera réalisée à l'observatoire national de Kitt Peak (KPNO), un programme du NOIRLab de la National Science Foundation, fournira en fin de compte de nouvelles informations sur la nature de l'énergie noire.

La nouvelle carte est le résultat des enquêtes d'imagerie DESI Legacy, un effort ambitieux de 6 ans impliquant 1405 nuits d'observation à trois télescopes, des années de données d'un télescope spatial, 150 observateurs et 50 autres chercheurs du monde entier, 1 pétaoctet de données (1000 trillions d'octets), et 100 millions d'heures CPU sur l'un des ordinateurs les plus puissants au monde. Les images ont été prises au KPNO et à l'Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO), également un Programme du NOIRLab, et complété par des images de la mission WISE (Wide-field Infrared Survey Explorer) de la NASA. Les données ont été réduites au Centre national de calcul scientifique de la recherche énergétique de Berkeley Lab (NERSC).

La carte couvre la moitié du ciel, s'étendant numériquement sur plus de 10 000 milliards de pixels, ce qui équivaut à une mosaïque de 833, 000 photos smartphone haute résolution, et est l'un des plus uniformes, des sondages profonds du ciel jamais entrepris. "C'est la plus grande carte par presque n'importe quelle mesure, " a déclaré David Schlegel, scientifique co-projet pour DESI qui a également co-dirigé le projet d'imagerie. Schlegel est astrophysicien au Lawrence Berkeley National Laboratory (Berkeley Lab) du ministère de l'Énergie, l'institution chef de file de la collaboration internationale DESI.

Arjun Dey, le scientifique du projet DESI pour NOIRLab, co-dirigé deux des trois enquêtes d'imagerie, en tant que scientifique principal pour le Mayall z-band Legacy Survey (MzLS) observé par la caméra Mosaic3 sur le télescope de 4 mètres Nicholas U. Mayall à KPNO, et en tant que co-responsable scientifique avec Schlegel pour le Dark Energy Camera Legacy Survey (DECaLS) sur DECam sur le télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco au CTIO au Chili.

Le troisième sondage est le Beijing-Arizona Sky Survey (BASS) observé par la caméra 90Prime sur le télescope Bok de 2,3 mètres, qui est détenu et exploité par l'Université de l'Arizona et situé à KPNO.

L'effort collectif des trois enquêtes, Dey a dit, "était l'un des plus uniformes, des sondages profonds du ciel jamais entrepris. C'était vraiment excitant de participer."

La collaboration DESI sélectionnera 35 millions de galaxies et 2,4 millions de quasars sur la carte, certains jusqu'à 12 milliards d'années-lumière, comme cibles pour l'enquête DESI. Plus de cinq ans d'activité, DESI créera une carte géante en 3D de l'Univers en mesurant les distances des galaxies et la vitesse à laquelle elles s'éloignent de nous. Pour faire ces mesures, DESI prendra l'empreinte d'une galaxie en mesurant son spectre :la lumière des galaxies individuelles sera dispersée en fines bandes de couleur.

Capturer les spectres de tant de galaxies aussi rapidement nécessite un haut degré d'automatisation. DESI—équipé d'un réseau de 5000 orientables, robots automatisés, chacun comprenant un câble à fibre optique fin qui peut pointer vers des galaxies individuelles - est conçu pour mesurer les spectres de 5000 galaxies à la fois. Les résultats fourniront finalement de nouvelles informations sur la mystérieuse énergie noire qui entraîne l'accélération de l'expansion de l'Univers.

La quête pour comprendre la nature de l'énergie noire a conduit à d'importantes opportunités de découverte dans d'autres domaines de l'astronomie. Adam Bolton, Directeur du Community Science and Data Center de NOIRLab, a expliqué:"Pour résoudre certains des plus grands mystères de la physique fondamentale aujourd'hui, nous sommes poussés à créer d'énormes bases de données numériques d'étoiles et de galaxies, qui à leur tour permettent une nouvelle approche d'exploration de données pour faire des découvertes astronomiques supplémentaires."

Avec l'achèvement des enquêtes d'imagerie héritées DESI, toutes les données ont été communiquées à la communauté scientifique et au public. Cette version finale des données, connu sous le nom de version de données 9, a été précédé de huit autres publications de données intermédiaires.

NOIRLab hébergera ces produits de données dans l'Astro Data Archive, des images originales prises dans les télescopes aux catalogues qui rapportent les positions et autres propriétés des étoiles et des galaxies. Astro Data Lab sert également les catalogues comme bases de données, que les astronomes peuvent facilement analyser à l'aide des outils et services d'Astro Data Lab, et les croiser avec d'autres jeux de données, donnant plus de possibilités de découverte. En outre, Astro Data Lab fournit aux astronomes des exemples d'applications scientifiques et des didacticiels pour les aider dans leurs recherches. Les données du DESI Legacy Imaging Surveys ont déjà été utilisées pour de nombreux autres projets de recherche, y compris les efforts de science citoyenne qui utilisent la sagesse des foules.