Naukowcy wykorzystują ogromną trójwymiarową mapę stworzoną przez DESI do badania ciemnej energii. Ziemia znajduje się w centrum tej mapy, a każdy punkt reprezentuje galaktykę. (Źródło: współpraca DESI oraz KPNO/NOIRLab/NSF/AURA/R. Proctor)
Ponad 47 milionów galaktyk, 11 miliardów lat historii i jedna mapa. Instrument DESI zakończył pięcioletni program obserwacji, tworząc najdokładniejszy trójwymiarowy obraz Wszechświata.
DESI, czyli Dark Energy Spectroscopic Instrument to specjalistyczny instrument astronomiczny służący do mierzenia odległości do galaktyk. Działa na teleskopie Nicholas U. Mayall 4-meter Telescope w obserwatorium Kitt Peak w Arizonie i każdego wieczoru wykonuje tę samą sekwencję obserwacji. Ustawia się na wybrany fragment nieba, zbiera światło sprzed miliardów lat, a następnie przesuwa się dalej. Ta powtarzalna praca trwała przez pięć lat i właśnie się zakończyła.
Zespół badaczy ogłosił zamknięcie głównej części programu i stworzenie największej dotąd trójwymiarowej mapy Wszechświata o wysokiej rozdzielczości. Obejmuje około dwóch trzecich północnego nieba i pokazuje rozmieszczenie galaktyk zarówno w przestrzeni, jak i w czasie. Dzięki temu można prześledzić historię kosmosu sięgającą około 11 miliardów lat wstecz i sprawdzić, jak zmieniało się tempo jego rozszerzania.
Więcej danych, niż zakładano
Pierwotny plan zakładał zebranie danych o 34 milionach galaktyk i kwazarów, ale instrument okazał się znacznie wydajniejszy. W efekcie zarejestrowano ponad 47 milionów takich obiektów oraz dodatkowo ponad 20 milionów gwiazd w Drodze Mlecznej. Łącznie oznacza to sześciokrotnie więcej danych niż we wszystkich wcześniejszych projektach tego typu razem wziętych.
Tak duży zbiór pozwala dokładniej porównać rozmieszczenie galaktyk w przeszłości i dziś. To podstawowe narzędzie do badania zmian zachodzących w kosmosie oraz do testowania modeli opisujących jego rozwój.
Pytanie o naturę ciemnej energii
Najważniejszym celem badań jest zrozumienie natury ciemnej energii, która odpowiada za przyspieszające rozszerzanie się Wszechświata i stanowi około 70 procent jego zawartości. W standardowym modelu przyjmuje się, że jej działanie jest stałe w czasie, ale pierwsze analizy danych z DESI sugerują, że może być inaczej.
Wyniki z trzech lat obserwacji wskazują, że wpływ ciemnej energii może się zmieniać, choć na razie nie ma pewności, czy to rzeczywisty efekt, czy ograniczenie danych. Odpowiedź ma przynieść pełna analiza pięcioletniego zbioru, która właśnie się rozpoczyna.
Jak działa system obserwacyjny
DESI każdej nocy zbiera około 80 gigabajtów danych, które trafiają do superkomputerów i są wstępnie analizowane jeszcze przed kolejną sesją obserwacyjną. W centrum systemu znajduje się pięć tysięcy robotycznych pozycjonerów, które ustawiają światłowody na wybrane obiekty z dokładnością do około 10 mikrometrów.
Światło trafia następnie do spektrografów, gdzie jest rozdzielane na widmo. Na tej podstawie można określić odległość, prędkość i skład chemiczny galaktyk, a następnie umieścić je na trójwymiarowej mapie.
Projekt był realizowany w wymagających warunkach. Testy końcowe przerwała pandemia COVID-19, a w 2022 roku przez Kitt Peak przeszedł pożar. Teleskop nie został uszkodzony, ale późniejsze prace utrudniały monsuny i osuwiska, które spowalniały działania zespołu.
Mimo tych problemów instrument działał stabilnie, a zespół stopniowo poprawiał jego wydajność. Niewielkie usprawnienia w wielu obszarach przełożyły się na wyraźny wzrost efektywności całego systemu.
Kolejny etap do 2028 roku
Projekt będzie kontynuowany co najmniej do 2028 roku, a mapa zostanie powiększona z około 14 tysięcy do 17 tysięcy stopni kwadratowych. Nowe obserwacje obejmą trudniejsze fragmenty nieba – bliżej płaszczyzny Drogi Mlecznej i bardziej na południe, gdzie warunki obserwacyjne są mniej sprzyjające.
Badacze chcą także dokładniej przyjrzeć się słabszym i bardziej odległym galaktykom oraz wykorzystać dane do badań nad ciemną materią, która stanowi większość masy Wszechświata, ale nie została dotąd bezpośrednio wykryta.
Źródła:
- Lawrence Berkeley National Laboratory, “DESI Completes Planned 3D Map of the Universe and Continues Exploring” (15 kwietnia 2026), https://www.lbl.gov