Dix zones du ciel ont été sélectionnées comme « champs profonds » que la caméra à énergie noire a imagé plusieurs fois au cours de l'enquête, donnant un aperçu des galaxies lointaines et aidant à déterminer leur distribution 3D dans le cosmos. L'image regorge de galaxies - en fait, presque tous les objets de cette image sont une galaxie. Quelques exceptions incluent quelques douzaines d'astéroïdes ainsi que quelques poignées d'étoiles au premier plan dans notre propre Voie lactée. Crédit :Dark Energy Survey/DOE/FNAL/DECam/CTIO/NOIRLab/NSF/AURAARemerciements :T.A. Recteur (University of Alaska Anchorage/NSF's NOIRLab), M. Zamani (NOIRLab de NSF) &D. de Martin (NOIRLab de NSF)
Dans 29 nouveaux articles scientifiques, le Dark Energy Survey examine les plus grandes cartes jamais réalisées de la distribution et des formes des galaxies, s'étendant sur plus de 7 milliards d'années-lumière à travers l'univers. L'analyse extraordinairement précise, qui comprend les données des trois premières années de l'enquête, contribue au test le plus puissant du meilleur modèle actuel de l'univers, le modèle cosmologique standard. Cependant, Les indices restants des données DES antérieures et d'autres expériences qui comptent dans l'univers aujourd'hui sont quelques pour cent moins grumeleux que prévu.
Les nouveaux résultats du Dark Energy Survey (DES) utilisent le plus grand échantillon de galaxies jamais observé sur près d'un huitième du ciel pour produire les mesures les plus précises à ce jour de la composition et de la croissance de l'univers.
DES images le ciel nocturne à l'aide de la caméra à énergie sombre de 570 mégapixels du télescope de 4 mètres Víctor M. Blanco de la National Science Foundation à l'Observatoire interaméricain de Cerro Tololo (CTIO) au Chili, un programme du NOIRLab de la NSF. L'un des appareils photo numériques les plus puissants au monde, la Dark Energy Camera a été conçue spécifiquement pour DES. Il a été financé par le ministère de l'Énergie (DOE) et a été construit et testé au Fermilab du DOE.
Pendant six ans, de 2013 à 2019, DES a utilisé 30% du temps sur le télescope Blanco et a sondé 5000 degrés carrés, soit près d'un huitième du ciel entier, en 758 nuits d'observation, cataloguer des centaines de millions d'objets. Les résultats annoncés aujourd'hui s'appuient sur les données des trois premières années – 226 millions de galaxies observées pendant 345 nuits – pour créer les cartes les plus grandes et les plus précises à ce jour de la distribution des galaxies dans l'univers à des époques relativement récentes. Les données DES ont été traitées au National Center for Supercomputing Applications de l'Université de l'Illinois à Urbana-Champaign.
"NOIRLab est un fier hôte et membre de la collaboration DES, " a déclaré Steve Heathcote, Directeur associé du CTIO. « Pendant et après l'enquête, la caméra à énergie noire a été un choix populaire pour la communauté et les astronomes chiliens."
Maintenant, la caméra à énergie noire est utilisée pour des programmes couvrant une vaste gamme de sciences, y compris la cosmologie. Les archives scientifiques de la caméra à énergie noire, y compris le DES Data Release 2 sur lequel ces résultats sont basés, est organisée par le Community Science and Data Center (CSDC), un programme du NOIRLab de la NSF. CSDC fournit des systèmes logiciels, services aux utilisateurs, et des initiatives de développement pour connecter et soutenir les missions scientifiques des télescopes de NOIRLab, dont le télescope Blanco au CTIO.
Depuis que DES a étudié les galaxies proches ainsi que ces milliards d'années-lumière, ses cartes fournissent à la fois un instantané de la structure actuelle à grande échelle de l'univers et une vue de la façon dont cette structure a évolué au cours des 7 derniers milliards d'années.
La matière ordinaire ne représente qu'environ 5% de l'univers. Énergie noire, dont les cosmologistes supposent que l'expansion de l'univers s'accélère en contrecarrant la force de gravité, représente environ 70 %. Les derniers 25% sont de la matière noire, dont l'influence gravitationnelle lie les galaxies entre elles. La matière noire et l'énergie noire restent invisibles. DES cherche à éclairer leur nature en étudiant comment la compétition entre eux façonne la structure à grande échelle de l'univers au cours du temps cosmique.
La caméra Dark Energy Survey (DECam) de la salle blanche SiDet. La caméra à énergie noire a été conçue spécifiquement pour l'enquête sur l'énergie noire. Il a été financé par le ministère de l'Énergie (DOE) et a été construit et testé au Fermilab du DOE. Crédit :DOE/FNAL/DECam/R. Hahn/CTIO/NOIRLab/NSF/AURA
Pour quantifier la distribution de la matière noire et l'effet de l'énergie noire, Le DES reposait principalement sur deux phénomènes. D'abord, à grande échelle, les galaxies ne sont pas réparties au hasard dans l'espace, mais forment plutôt une structure en forme de toile due à la gravité de la matière noire. DES a mesuré l'évolution de cette toile cosmique au cours de l'histoire de l'univers. Le regroupement de galaxies qui forme la toile cosmique a à son tour révélé des régions avec une densité plus élevée de matière noire.
Seconde, DES a détecté la signature de la matière noire grâce à une faible lentille gravitationnelle. Alors que la lumière d'une galaxie lointaine voyage dans l'espace, la gravité de la matière ordinaire et noire au premier plan peut courber son chemin, comme à travers une lentille, résultant en une image déformée de la galaxie vue de la Terre. En étudiant comment les formes apparentes des galaxies lointaines sont alignées les unes avec les autres et avec les positions des galaxies proches le long de la ligne de visée, Les scientifiques du DES ont pu déduire l'agrégation de la matière noire dans l'univers.
Pour tester le modèle actuel de l'univers des cosmologistes, Les scientifiques du DES ont comparé leurs résultats avec les mesures de l'observatoire en orbite de Planck de l'Agence spatiale européenne. Planck a utilisé la lumière connue sous le nom de fond de micro-ondes cosmique pour se pencher sur l'univers primitif, seulement 400, 000 ans après le Big Bang. Les données de Planck donnent une vision précise de l'univers il y a 13 milliards d'années, et le modèle cosmologique standard prédit comment la matière noire devrait évoluer jusqu'à présent.
Combiné avec des résultats antérieurs, DES fournit le test le plus puissant du meilleur modèle actuel de l'univers à ce jour, et les résultats sont cohérents avec les prédictions du modèle standard de la cosmologie. Cependant, Des indices restent du DES et de plusieurs études précédentes de galaxies selon lesquelles l'univers est aujourd'hui un peu moins grumeleux que prévu.
Dix régions du ciel ont été choisies comme « champs profonds » que la caméra à énergie noire a imagé à plusieurs reprises tout au long de l'enquête. L'empilement de ces images a permis aux scientifiques d'apercevoir des galaxies plus lointaines. L'équipe a ensuite utilisé les informations de décalage vers le rouge des champs profonds pour calibrer le reste de la région d'enquête. Ceci et d'autres avancées dans les mesures et la modélisation, couplée à une multiplication par trois des données par rapport à la première année, a permis à l'équipe de cerner la densité et l'agrégation de l'univers avec une précision sans précédent.
DES a conclu ses observations du ciel nocturne en 2019. Fort de l'expérience acquise lors de l'analyse de la première moitié des données, l'équipe est maintenant prête à gérer l'ensemble de données complet. L'analyse finale du DES devrait brosser un tableau encore plus précis de la matière noire et de l'énergie noire dans l'univers.
La collaboration DES se compose de plus de 400 scientifiques de 25 institutions dans sept pays.
"La collaboration est remarquablement jeune. Elle penche fortement en direction des post-doctorants et des étudiants diplômés qui font une énorme partie de ce travail, " a déclaré le directeur et porte-parole du DES, Rich Kron, qui est un scientifique du Fermilab et de l'Université de Chicago. "C'est vraiment gratifiant. Une nouvelle génération de cosmologistes est en train d'être formée à l'aide du Dark Energy Survey."
Les méthodes développées par l'équipe ont ouvert la voie à de futurs relevés du ciel tels que le Rubin Observatory Legacy Survey of Space and Time. "DES montre que l'ère des mégadonnées d'enquête a bel et bien commencé, " note Chris Davis, Directeur de programme NSF pour NOIRLab. "DES sur le télescope Blanco de la NSF a préparé le terrain pour les découvertes remarquables à venir avec l'observatoire Rubin au cours de la prochaine décennie."
